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लेनार्ड-जोन्स की क्षमता

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

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

एक सरल, व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला गणितीय मॉडल जो दो उदासीन परमाणुओं या अणुओं के बीच परस्पर क्रिया की संभावित ऊर्जा का अनुमान लगाता है। यह एक लंबी दूरी के आकर्षण पद ([latex]propto r^{-6}[/latex]) को जोड़ता है जो दर्शाता है वैन डेर वाल्स बल जिसमें एक तीव्र, अल्प-श्रेणी प्रतिकर्षी पद ([latex]propto r^{-12}[/latex]) है जो पाउली प्रतिकर्षण का प्रतिनिधित्व करता है। सूत्र है [latex]V_{LJ}(r) = 4epsilon [(frac{sigma}{r})^{12} – (frac{sigma}{r})^6][/latex].

लेन्नार्ड-जोन्स पोटेंशियल, परमाणु अंतःक्रियाओं के मूलभूत भौतिकी को समझने में इसकी सरलता और प्रभावशीलता के कारण, कम्प्यूटेशनल भौतिकी और रसायन विज्ञान का एक आधारशिला है। यह पोटेंशियल दो मुख्य विशेषताओं का वर्णन करता है। आकर्षक भाग, [latex]-(frac{sigma}{r})^6[/latex], मॉडल करता है लंदन फैलाव बलजो मध्यम से लंबी दूरी पर हावी रहता है। दो प्रेरित द्विध्रुवों के बीच परस्पर क्रिया के लिए r⁻⁶ निर्भरता सैद्धांतिक रूप से उचित है। प्रतिकर्षण भाग, +(σr)¹², उस प्रबल प्रतिकर्षण को दर्शाता है जो तब होता है जब दो परमाणु बहुत करीब आ जाते हैं और उनके इलेक्ट्रॉन बादल एक दूसरे पर आ जाते हैं। यह प्रतिकर्षण पाउली अपवर्जन सिद्धांत का परिणाम है। r⁻¹² रूप को मुख्य रूप से गणना की सुविधा के लिए चुना गया था (क्योंकि यह r⁻⁶ पद का वर्ग है), हालांकि यह तीव्र प्रतिकर्षण दीवार का उचित सन्निकटन प्रदान करता है।

इस मॉडल में दो पैरामीटरों का स्पष्ट भौतिक अर्थ है: [λ]ε[/λ] (epsilon) विभव कुएं की गहराई है, जो आकर्षण की शक्ति को दर्शाती है, और [σ]β[/λ] (sigma) वह दूरी है जिस पर विभव ऊर्जा शून्य होती है, जो परमाणु के प्रभावी व्यास को दर्शाती है। हालांकि यह एक अनुमानित मॉडल है, लेनार्ड-जोन्स विभव सरल, अध्रुवीय पदार्थों के गुणों की भविष्यवाणी करने में उल्लेखनीय रूप से सफल है और प्रोटीन, पॉलिमर और अन्य पदार्थों के अनुकरण के लिए उपयोग किए जाने वाले अधिक जटिल बल क्षेत्रों के लिए एक मूलभूत आधार के रूप में कार्य करता है।

UNESCO Nomenclature: 2202
परमाणु और आणविक भौतिकी

Type

गणितीय मॉडल

व्यवधान

मूलभूत

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • वान डेर वाल्स बलों के सिद्धांत (कीसोम, डेबी(लंदन)
  • क्वांटम यांत्रिकी से पाउली अपवर्जन सिद्धांत
  • मीई पोटेंशियल, अंतरपरमाण्विक पोटेंशियल का एक अधिक सामान्य रूप है।
  • वास्तविक गैसों के लिए अवस्था समीकरणों पर प्रारंभिक कार्य

आवेदन

  • आणविक गतिशीलता (एमडी) और मोंटे कार्लो सरल तरल पदार्थों, ठोस पदार्थों और गैसों के (एमसी) सिमुलेशन
  • बल क्षेत्रों के विकास के लिए कम्प्यूटेशनल रसायन विज्ञान और सामग्री विज्ञान
  • मॉडलिंग thermodynamic आर्गन जैसे पदार्थों के गुणधर्म और अवस्था आरेख
  • भौतिकी शिक्षा में अंतरपरमाणु बलों के लिए एक बुनियादी मॉडल प्रदान करना

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • प्रोटीन फोल्डिंग सिमुलेशन और दवा खोज के लिए अत्यधिक अनुकूलित बल क्षेत्रों का विकास
  • क्वांटम यांत्रिक डेटा से सीधे सटीक अंतरपरमाणु विभव प्राप्त करने के लिए एआई-आधारित विधियाँ
  • सामग्री के विखंडन और तनाव प्रसार का वास्तविक समय अनुकरण
  • गैस भंडारण (जैसे, हाइड्रोजन, CO2) अनुप्रयोगों के लिए सामग्रियों की आभासी स्क्रीनिंग
  • design of self-assembling nanostructures through computer simulation
  • predictive modeling of श्यानता and transport properties in novel liquid mixtures
  • क्रिस्टल निर्माण और वृद्धि के प्रारंभिक चरणों के अध्ययन के लिए सिम्युलेटर
  • परमाणु बलों और चरण संक्रमणों के अंतःक्रियात्मक अन्वेषण के लिए शैक्षिक सॉफ्टवेयर
  • नकारात्मक तापीय विस्तार वाले पदार्थों को डिजाइन करने के लिए एल्गोरिदम
  • रासायनिक रिएक्टरों के प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए डिजिटल ट्विन का निर्माण
Related to: Lennard-Jones potential, molecular dynamics, potential energy, intermolecular force, Pauli repulsion, वैन डेर वाल्स, computational chemistry, simulation, force field, argon.

ऐतिहासिक संदर्भ

लेनार्ड-जोन्स की क्षमता

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

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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