Компьютерное моделирование. Клюев С.А. - 61 стр.

4.2. Кристаллические структуры.

Моделирование кристаллических структур и их свойств с помощью методов минимизации

энергии   межатомного   взаимодействия    становится    доступным        благодаря   разработке

программного обеспечения и использованию мощной вычислительной техники.

 Вначале задача поиска устойчивой структуры с помощью минимизации энергии

межмолекулярного взаимодействия была решена для молекулярных органических кристаллов.

Успех принес метод так называемых атом-атомных потенциалов. С помощью этого метода

удается рассчитывать геометрию упаковки молекул в структуре, энергию сублимации

органических кристаллов и некоторых их физических свойств. Тот факт, что эта задача

решена раньше других, объясняется следующими причинами: во-первых, взаимодействия в

таких кристаллах описываются силами Ван-дер-Ваальса с небольшим радиусом действия

(между соседними молекулами) и, во-вторых, они ограничены небольшим набором пар легких

атомов, таких, как водород, углерод, азот, кислород и некоторые другие, с потенциалами

взаимодействия, переносимыми от кристалла одного состава к кристаллу другого состава.

Тогда остается только варьировать расположение молекул друг относительно друга до тех

пор, пока не будет обнаружена стабильная конфигурация, отвечающая минимуму энергии.

Большинство    таких    решений   может     быть      найдено     сравнительно       скромными

вычислительными средствами.

 Гораздо сложнее задача поиска оптимальной структуры в случае неорганических кристаллов

и минералов. Дело в том, что в таких кристаллах ван-дер-ваальсовые силы оказываются лишь

относительно малой добавкой в общее взаимодействие, которое обязано почти нацело более

прочным ион-ионным и ковалентным или более сложным по характеру химическим связям.

Кроме того, разнообразие контактов между соседними атомами намного больше, чем в случае

органических   кристаллов.   Поэтому   трудно   или    даже     просто    невозможно    создать

универсальный набор парных потенциалов, который был бы пригоден для широкого круга
                                           61