Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
Hogar » Potencial de Lennard-Jones

Potencial de Lennard-Jones

1924
  • John Lennard-Jones
Escena de laboratorio con un científico realizando simulaciones de dinámica molecular utilizando el potencial de Lennard-Jones.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Un modelo matemático simple y ampliamente utilizado que aproxima la energía potencial de interacción entre dos átomos o moléculas neutras. Combina un término atractivo de largo alcance ([latex]propto r^{-6}[/latex]) que representa Van der Waals fuerzas con un término repulsivo pronunciado y de corto alcance ([latex]propto r^{-12}[/latex]) que representa la repulsión de Pauli. La fórmula es [latex]V_{LJ}(r) = 4epsilon [(frac{sigma}{r})^{12} – (frac{sigma}{r})^6][/latex].

The Lennard-Jones potential is a cornerstone of computational physics and chemistry due to its simplicity and effectiveness in capturing the essential physics of atomic interactions. The potential describes two main features. The attractive part, [latex]-(\frac{\sigma}{r})^6[/latex], models the London dispersion force, which dominates at medium to long ranges. The [latex]r^{-6}[/latex] dependence is theoretically justified for the interaction between two induced dipoles. The repulsive part, [latex]+(\frac{\sigma}{r})^{12}[/latex], models the strong repulsion that occurs when two atoms get very close and their electron clouds begin to overlap. This repulsion is a consequence of the Pauli exclusion principle. The [latex]r^{-12}[/latex] form was chosen primarily for computational convenience (as the square of the [latex]r^{-6}[/latex] term), though it provides a reasonable approximation of the steep repulsive wall.

Los dos parámetros del modelo tienen significados físicos claros: ε (epsilon) representa la profundidad del pozo de potencial, es decir, la intensidad de la atracción, y σ (sigma) es la distancia a la que la energía potencial es cero, lo que representa el diámetro efectivo del átomo. A pesar de ser una aproximación, el potencial de Lennard-Jones predice con notable precisión las propiedades de sustancias simples y no polares, y constituye un componente fundamental para campos de fuerza más complejos utilizados en la simulación de proteínas, polímeros y otros materiales.

UNESCO Nomenclature: 2202
- Física atómica y molecular

Tipo

Modelo matemático

Ruptura

Fundacional

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Theories of Van der Waals forces (Keesom, Debye, London)
  • El principio de exclusión de Pauli de la mecánica cuántica
  • El potencial de Mie, una forma más general de potencial interatómico
  • Trabajos tempranos sobre ecuaciones de estado para gases reales

Aplicaciones

  • Simulaciones de dinámica molecular (MD) y Monte Carlo (MC) de fluidos, sólidos y gases simples
  • Química computacional y ciencia de los materiales para el desarrollo de campos de fuerza
  • modeling thermodynamic properties and phase diagrams of substances like argon
  • Proporcionar un modelo básico para las fuerzas interatómicas en la enseñanza de la física.

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

Debido al bloqueo del tráfico generado por bots, que actualmente supera los 40.000 al día, este contenido está reservado para los miembros de la comunidad.
> Iniciar sesión < o > Registrarse < (100% gratis) para acceder a esto, al igual que a todo el demás contenido y herramientas restringidos.

Relacionado con: potencial de Lennard-Jones, dinámica molecular, energía potencial, fuerza intermolecular, repulsión de Pauli, Van der Waals, química computacional, simulación, campo de fuerza, argón.

Contexto histórico

Potencial de Lennard-Jones

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

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

Invención, innovación y principios técnicos relacionados.

Las imágenes a tamaño completo y las descargas sólo están disponibles, 100% gratis, para los miembros registrados.

> Acceso <