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4.3长程势-4.4.6色散相互作用时间:2025-06-11 在库仑能量之后,最长范围的能量贡献通常是色散项。从量子理论来看,相互作用的形式是增加原子间距离的逆幂的一系列术语,其中偶幂通常是最重要的:
第一项表示瞬时偶极-瞬时偶极相互作用能量,随后的项对应于高阶波动矩之间的相互作用。通常在模拟中,只有第一项C6/r6被认为是主要贡献。同样,由于相对于径向截止的缓慢收敛,色散项可能导致困难。尽管级数是绝对收敛的,但与库仑和不同,所有贡献都是有吸引力的这一事实意味着原子壳层之间没有相互抵消。这个问题可以通过使用Ewald式求和(Williams,1989)来解决,以加速色散项较大的材料的收敛:
在短范围内的色散能量也可能存在问题,因为它往往比原子之间排斥的一些表达式更快地达到负无穷大,从而导致体系崩溃。这可以通过认识到色散能量的上述膨胀仅对非重叠体系有效,并且在短范围内,当它成为原子本征相关能的一部分时,贡献衰减为零来解决。考虑到这一点,Tang和Toennies(1984)提出,根据函数,当距离趋于零时,色散能量呈指数衰减:
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