[使用心得] ReaxFF 一个简单的介绍

ReaxFF

前几天发帖询问，多谢redream的回复。

最近和这个code的开发者有几封邮件往来，我把一些背景贴在这里希望普及一下，希望对大家有帮助。

ReaxFF 是加州理工Adri van Duin, William A. Goddard, III等人开发的反应性力场，它是基于ab initio，结合鲍林键长键能关系得到的半经验势。因此精确度也达到了半经验势的水准。对于小尺寸（几百个原子）等要精确地得到最低位能的体系，像所有经验势一样ReaxFF并不能得到很好的结果。对于大尺寸体系，mesoscale, 它提供了一种以经典分子动力学计算量成本模拟一些大尺度反应过程的方法。

呈现出简单、快速、放热反应势能的ReaxFF对描述爆破很有利。反应势非平衡的模拟冲击波能够从原子水平上描叙，可以直接模拟稳定的、短时间尺度（~10nm）下反应区域的爆破;
一般说来，平衡的MD模拟提供比非平衡的MD模拟更长的时间尺度的关于高能物质热分解有价值的信息，但由于过分消耗计算资源使得它的应用不能研究低温、长时间（纳米级）;

大多数高能材料（RDX、HMX、TATB）反应区域比较宽（达到几个微米）反应时间比较长（几个微秒），由于过分消耗计算资源，原子水平直接的模拟稳定的爆破几乎是不可能的，为此应运而产生了ReaxFF经验键级势被延伸到扭转效应和伦敦发散效应，使它可用于依赖外部环境的原子对分子间的相互作用, 适合模拟高压高温下凝聚态碳氢化合物体系，并采用经验键级势研究了反应状态下的碳氢化合物体系。

对于金属体系，they have force fields available for Al/O, Mg/O, Ni/O and Si/O interactions.
The Mg/O, Ni/O and Si/O parameters are quite recent and transferable
with each other, the Al/O parameters are of an earlier generation and
as such do not transfer directly with the Mg/Ni/Si force fields (upgrading
them would be straightforward, albeit somewhat time-consuming).

ReaxFF can simulate the solid combustion process; they had
some very encouraging results for RDX/Al2O3/Al-metal systems where
the ReaxFF ISP-numbers matched the experiment very well; furthermore
the final oxygen uptake was in good agreement with the expected
Al-oxide stoichiometry (i.e. all Al-atoms ended up around the
Al[III] oxidation state).

最后，我要提一下申请他们code使用的方法。一般来说，他们会邀请他们认可的潜在代码使用者去加州帕萨迪纳（也就是当年钱学森战斗过的地方）进行为期一周的培训，来学习使用方法。而被他们‘认可’，也就是说，你的研究组的使用ReaxFF的proposal被他们认为有价值。

ReaxFF和LAMMPS正在进行colaboration，也许将来会整合进LAMMPS,诸位LAMMPS使用者能有机会用到。

sum up, 如果你不想用DFT，第一性这样让人头大的，可能有海量计算的精细模拟，并且你的体系足够大，（几千几万个原子），ReaxFF可以让你在pc机上不牺牲太多精度的条件下实现一些meso尺度上的反应模拟，很多工作表明对于一些高能物质，固相氧化，结果还是不错的。

[ 本帖最后由 redream 于 2008-8-29 08:55 编辑 ]

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