Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » إمكانات لينارد جونز

إمكانات لينارد جونز

1924
  • John Lennard-Jones
Laboratory scene with scientist performing molecular dynamics simulations using Lennard-Jones potential.

(صورة توضيحية فقط)

نموذج رياضي بسيط وشائع الاستخدام يُقارب طاقة الوضع للتفاعل بين ذرتين أو جزيئين متعادلين. وهو يجمع بين حد تجاذب بعيد المدى ([latex]propto r^{-6}[/latex]) يمثل فان دير فالس قوى ذات حد تنافري حاد وقصير المدى ([latex]propto r^{-12}[/latex]) يمثل تنافر باولي. الصيغة هي [latex]V_{LJ}(r) = 4epsilon [(frac{sigma}{r})^{12} – (frac{sigma}{r})^6][/latex].

يُعدّ جهد لينارد-جونز حجر الزاوية في الفيزياء والكيمياء الحاسوبية نظرًا لبساطته وفعاليته في تمثيل الفيزياء الأساسية للتفاعلات الذرية. يصف هذا الجهد سمتين رئيسيتين. الجزء الجاذب، [latex]-(frac{sigma}{r})^6[/latex]، يُمثّل قوة تشتت لندنوهي التي تهيمن على المدى المتوسط ​​إلى الطويل. ويُبرر نظريًا اعتماد [latex]r^{-6}[/latex] على التفاعل بين ثنائيي قطب مستحثين. أما الجزء التنافري، [latex]+(frac{sigma}{r})^{12}[/latex]، فيُمثل التنافر الشديد الذي يحدث عندما تقترب ذرتان من بعضهما البعض جدًا وتبدأ سحاباتهما الإلكترونية بالتداخل. ويُعد هذا التنافر نتيجة لمبدأ استبعاد باولي. وقد تم اختيار صيغة [latex]r^{-12}[/latex] في المقام الأول لسهولة الحساب (كمربع الحد [latex]r^{-6}[/latex])، على الرغم من أنها تُقدم تقريبًا معقولًا للجدار التنافري الحاد.

للمعاملين في النموذج دلالات فيزيائية واضحة: ε هو عمق بئر الجهد، ويمثل قوة التجاذب، وσ هي المسافة التي تنعدم عندها طاقة الوضع، وتمثل القطر الفعال للذرة. على الرغم من كونه تقريبًا، فإن جهد لينارد-جونز ناجح بشكل ملحوظ في التنبؤ بخصائص المواد البسيطة غير القطبية، ويُعد لبنة أساسية في بناء مجالات القوى الأكثر تعقيدًا المستخدمة لمحاكاة البروتينات والبوليمرات وغيرها من المواد.

UNESCO Nomenclature: 2202
الفيزياء الذرية والجزيئية

يكتب

النموذج الرياضي

خلل

أساسيات

الاستخدام

استخدام واسع النطاق

مقدمات

  • نظريات قوى فان دير فالس (كيسوم, ديباي، لندن)
  • مبدأ استبعاد باولي من ميكانيكا الكم
  • إمكانية مي، وهي شكل أكثر عمومية من الإمكانات بين الذرات
  • الأعمال المبكرة حول معادلات الحالة للغازات الحقيقية

التطبيقات

  • الديناميكا الجزيئية (MD) و مونت كارلو محاكاة (MC) للسوائل والمواد الصلبة والغازات البسيطة
  • الكيمياء الحاسوبية وعلوم المواد لتطوير مجالات القوة
  • النمذجة الديناميكية الحرارية خصائص ومخططات الطور للمواد مثل الأرجون
  • توفير نموذج أساسي للقوى بين الذرات في تعليم الفيزياء

براءات الاختراع:

NA

أفكار ابتكارية محتملة

  • تطوير حقول القوة المحسنة للغاية لمحاكاة طي البروتين واكتشاف الأدوية
  • طرق تعتمد على الذكاء الاصطناعي لاستخلاص إمكانات دقيقة بين الذرات مباشرة من البيانات الميكانيكية الكمومية
  • محاكاة في الوقت الحقيقي لكسر المواد وانتشار الإجهاد
  • الفحص الافتراضي للمواد المستخدمة في تطبيقات تخزين الغاز (على سبيل المثال، الهيدروجين، وثاني أكسيد الكربون)
  • design of self-assembling nanostructures through computer simulation
  • predictive modeling of اللزوجة and transport properties in novel liquid mixtures
  • محاكيات لدراسة المراحل المبكرة من تكوين البلورات ونموها
  • برنامج تعليمي للاستكشاف التفاعلي للقوى الذرية والتحولات الطورية
  • خوارزميات لتصميم المواد ذات التمدد الحراري السلبي
  • إنشاء التوائم الرقمية للمفاعلات الكيميائية لتحسين الأداء
Related to: Lennard-Jones potential, molecular dynamics, potential energy, intermolecular force, Pauli repulsion, فان دير فالس, computational chemistry, simulation, force field, argon.

السياق التاريخي

إمكانات لينارد جونز

1920
1921
1922
1924
1925
1926
1926
1920
1920
1921
1924
1924
1925
1926
1927

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

أحدث الإضافات

أهم المنشورات والمقالات

أفضل الأدوات الأصلية

السنة العاشرة عيد

الصور والتنزيلات بالحجم الكامل متاحة فقط، ومجانية تمامًا، للأعضاء المسجلين.