ReaxFF (por “campo de fuerza reactiva”) es un campo de fuerza basado en el orden de enlace desarrollado por Adri van Duin, William A. Goddard, III y colaboradores del Instituto de Tecnología de California . Una de sus aplicaciones son las simulaciones de dinámica molecular . Mientras que los campos de fuerza tradicionales no pueden modelar reacciones químicas debido al requisito de romper y formar enlaces (la forma funcional de un campo de fuerza depende de tener todos los enlaces definidos explícitamente), ReaxFF evita los enlaces explícitos a favor de los órdenes de enlace , lo que permite la formación/ruptura de enlaces continua. ReaxFF apunta a ser lo más general posible y ha sido parametrizado y probado para reacciones de hidrocarburos, gelificación de alcoxisilano, formación de nanotubos catalizada por metales de transición y muchas aplicaciones de materiales avanzados como baterías de iones de litio, TiO 2 , polímeros y materiales de alta energía. [1]
Para poder lidiar con la formación y ruptura de enlaces mientras se tiene solo un tipo de átomo único para cada elemento, ReaxFF es un campo de fuerza bastante complejo con muchos parámetros. [2] Por lo tanto, es necesario un conjunto de entrenamiento extenso que cubra el espacio de fase química relevante, incluidos los estiramientos de enlace y ángulo, las energías de activación y reacción, la ecuación de estado, las energías de superficie y mucho más. Por lo general, pero no necesariamente, los datos de entrenamiento se generan con métodos de estructura electrónica. En la práctica, a menudo se utilizan cálculos DFT como un enfoque pragmático, especialmente porque hay disponibles funcionales más precisos. Para la parametrización de un campo de fuerza tan complejo, las técnicas de optimización global ofrecen la mejor oportunidad de obtener un conjunto de parámetros que describa lo más fielmente posible los datos de entrenamiento. [3]
Referencias
- ^ Senftle, Thomas P; Hong, Sungwook; Islam, Md Mahbubul; Kylasa, Sudhir B; Zheng, Yuanxia; Shin, Yun Kyung; Junkermeier, Chad; Engel-Herbert, Roman; Janik, Michael J; Aktulga, Hasan Metin; Verstraelen, Toon; Grama, Ananth; van Duin, Adri CT (noviembre de 2016). "El campo de fuerza reactivo ReaxFF: desarrollo, aplicaciones y direcciones futuras". npj Computational Materials . 2 (1): 15011. Bibcode :2016npjCM...215011S. doi : 10.1038/npjcompumats.2015.11 .
- ^ "El archivo de campo de fuerza — documentación de ReaxFF 2019.3". Software para química y materiales . Consultado el 5 de febrero de 2020 .
- ^ Shchygol, Ganna; Yakovlev, Alexei; Trnka, Tomáš; van Duin, Adri CT; Verstraelen, Toon (10 de diciembre de 2019). "Optimización de parámetros ReaxFF con algoritmos de Montecarlo y evolutivos: directrices y perspectivas". Journal of Chemical Theory and Computation . 15 (12): 6799–6812. doi :10.1021/acs.jctc.9b00769. hdl : 1854/LU-8637024 . PMID 31657217. S2CID 204947285.
- van Duin, Adri CT; Dasgupta, Siddharth; Lorant, Francois; Goddard, William A. (2001). "ReaxFF: un campo de fuerza reactiva para hidrocarburos" (PDF) . La Revista de Química Física A. 105 (41): 9396–9409. Código Bib : 2001JPCA..105.9396V. doi :10.1021/jp004368u.
- Nielson, Kevin D.; van Duin, Adri CT; Oxgaard, Jonas; Deng, Wei-Qiao; Goddard, William A. (2005). "Desarrollo del campo de fuerza reactiva ReaxFF para describir reacciones catalizadas por metales de transición, con aplicación a las etapas iniciales de la formación catalítica de nanotubos de carbono" (PDF) . The Journal of Physical Chemistry A . 109 (3): 493–499. Bibcode :2005JPCA..109..493N. doi :10.1021/jp046244d. PMID 16833370.
- Buehler, M. ; Van Duin, A.; Goddard, WA (2006). "Modelado multiparadigma de la propagación dinámica de grietas en silicio utilizando un campo de fuerza reactivo" (PDF) . Physical Review Letters . 96 (9): 095505. Bibcode :2006PhRvL..96i5505B. doi :10.1103/PhysRevLett.96.095505. PMID 16606278.
- Strachan, A. ; Kober, EM; Van Duin, ACT; Oxgaard, J.; Goddard, WA (2005). "Descomposición térmica de RDX a partir de dinámica molecular reactiva" (PDF) . The Journal of Chemical Physics . 122 (5): 054502. Bibcode :2005JChPh.122e4502S. doi :10.1063/1.1831277. PMID 15740334.
- Strachan, A. ; Van Duin, ACT; Chakraborty, D.; Dasgupta, S.; Goddard, WA (2003). "Ondas de choque en materiales de alta energía: los eventos químicos iniciales en la nitramina RDX" (PDF) . Physical Review Letters . 91 (9): 098301. Bibcode :2003PhRvL..91i8301S. doi :10.1103/PhysRevLett.91.098301. PMID 14525217.
- Buehler, M.; Tang, H.; Van Duin, ACT; Goddard, WA (2007). "La velocidad de grietas umbral controla la fractura dinámica de monocristales de silicio" (PDF) . Physical Review Letters . 99 (16): 165502. Bibcode :2007PhRvL..99p5502B. doi :10.1103/PhysRevLett.99.165502. PMID 17995264.
- Ojwang, JGO; Van Santen, R.; Kramer, GJ; Van Duin, ACT; Goddard, WA (2008). "Modelado de la dinámica de sorción de NaH utilizando un campo de fuerza reactiva" (PDF) . The Journal of Chemical Physics . 128 (16): 164714. Bibcode :2008JChPh.128p4714O. doi :10.1063/1.2908737. PMID 18447486.
- Kulkarni, AD; Truhlar, DG; Goverapet Srinivasan, S.; Van Duin, ACT; Norman, P.; Schwartzentruber, TE (2013). "Interacciones de oxígeno con superficies de sílice: investigación funcional acoplada de agrupaciones y densidades y desarrollo de un nuevo potencial ReaxFF". The Journal of Physical Chemistry C . 117 : 258–269. doi :10.1021/jp3086649.
- Deetz, JD; Faller, R. (2014). "Optimización paralela de un campo de fuerza reactiva para la policondensación de alcoxisilanos". The Journal of Physical Chemistry B . 118 (37): 10966–10978. doi :10.1021/jp504138r. PMID 25153668.
Enlaces externos
- Sitio web de Adri van Duin
- ReaxFF en LAMMPS
- ReaxFF en la Suite de Modelado de Ámsterdam
- ReaxFF en la suite PuReMD (Purdue Reactive MD)