A Coupled Molecular Dynamics/Kinetic Monte Carlo Approach for Protonation Dynamics in Extended Systems.
A Coupled Molecular Dynamics/Kinetic Monte Carlo Approach for Protonation Dynamics in Extended Systems.
复制标题
扩展系统中质子化动力学的耦合分子动力学/动力学蒙特卡罗方法
DOI：
10.1021/ct500482k
复制
发表时间：
2014
影响因子：
5.5
通讯作者：
Sebastiani D.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kabbe G;Wehmeyer C;Sebastiani D.
我们提出了一个多尺度模拟方案，结合第一性原理分子动力学（MD）和动力学蒙特卡罗（kMC）模拟来描述离子输运过程。一方面，分子动力学轨迹提供了一个准确的原子结构及其时间演化，另一方面，蒙特卡罗部分模拟酸性质子的长时间运动。我们的混合方法定义了一个耦合方案之间的MD和kMC模拟，使kMC拓扑结构，以适应不断传播的原子微观结构的系统。以燃料电池膜材料为例，通过与纯分子动力学模拟结果的比较，验证了该模型的有效性。我们表明，与一个不断发展的拓扑结构的混合计划的结果在一个更好的描述质子扩散比传统的方法与静态kMC传输速率矩阵。此外，我们表明，我们的方法可以将额外的动力学功能，如耦合的旋转侧基的分子积木。在本实施例中，我们专注于离子传导，但它是简单的推广我们的方法，如电子传导或自旋扩散的其他传输现象。
We propose a multiscale simulation scheme that combines first-principles Molecular Dynamics (MD) and kinetic Monte Carlo (kMC) simulations to describe ion transport processes. On the one hand, the molecular dynamics trajectory provides an accurate atomistic structure and its temporal evolution, and on the other hand, the Monte Carlo part models the long-time motion of the acidic protons. Our hybrid approach defines a coupling scheme between the MD and kMC simulations that allows the kMC topology to adapt continuously to the propagating atomistic microstructure of the system. On the example of a fuel cell membrane material, we validate our model by comparing its results with those of the pure MD simulation. We show that the hybrid scheme with an evolving topology results in a better description of proton diffusion than a conventional approach with a static kMC transfer rate matrix. Furthermore, we show that our approach can incorporate additional dynamical features such as the coupling of the rotation of a side group in the molecular building blocks. In the present implementation, we focus on ion conduction, but it is straightforward to generalize our approach to other transport phenomena such as electronic conduction or spin diffusion.
登录
查看更多内容
固体电解质中氧空位扩散的动力学蒙特卡罗模拟：使用波动耗散定理计算电阻抗
影响因子：
5.4
作者：
Eunseok Lee;F. Prinz;W. Cai
通讯作者：
W. Cai
熔点以下硅中空位扩散的动力学晶格蒙特卡罗模拟
影响因子：
--
作者：
J. Kang;O. Kwon;Sangkil Lee;Sang Hun Lee;Do Hyun Kim;H. Hwang
通讯作者：
H. Hwang
聚合物系统的全局更新模拟方法
DOI：
10.1002/mats.1993.040020301
发表时间：
1993
期刊：
Die Makromolekulare Chemie, Theory and Simulations
影响因子：
--
作者：
D. Heermann;L. Yixue
通讯作者：
L. Yixue
一种用于蛋白质势函数测试和结构细化的新型混合蒙特卡罗算法
DOI：
--
发表时间：
1999
期刊：
Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics
影响因子：
--
作者：
Hongyu Zhang
通讯作者：
Hongyu Zhang
影响因子：
6.6
作者：
Liu, Jun;Liu, Changqing;Conway, Paul P.
通讯作者：
Conway, Paul P.