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Local volume effects in the generalized pseudopotential theory

机译：广义伪势理论中的局部体积效应

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The generalized pseudopotential theory (GPT) is a powerful method for deriving real-space transferable interatomic potentials. Using a coarse-grained electronic structure, one can explicitly calculate the pair ion-ion and multi-ion interactions in simple and transition metals. While successful in determining bulk properties, in central force metals the GPT fails to describe crystal defects for which there is a significant local volume change. A previous paper [J. A. Moriarty and R. Phillips, Phys. Rev. Lett. 66, 3036 (1991)] found that by allowing the GPT total energy to depend upon some spatially averaged local electron density, the energetics of vacancies and surfaces could be calculated within experimental ranges. In this paper, we develop the formalism further by explicitly calculating the forces and stress tensor associated with this total energy. We call this scheme the adaptive GPT (aGPT) and it is capable of both molecular dynamics (MD) and molecular statics. We apply the aGPT to vacancy formation, divacancy binding, and stacking faults in hcp Mg. We also calculate the local electron density corrections to the bulk elastic constants and phonon dispersion for which there is refinement over the baseline GPT treatment. In addition, we demonstrate aGPT-MD simulation through the calculation of thermal expansion in magnesium to 700 K.
机译：广义伪势能理论（GPT）是一种强大的方法，可推导实际空间可转移的原子间势。使用粗糙的电子结构，可以显式计算简单金属和过渡金属中的一对离子-离子和多离子相互作用。尽管成功地确定了整体性质，但在中心受力金属中，GPT未能描述局部体积发生明显变化的晶体缺陷。以前的论文[J. A. Moriarty和R. Phillips，物理学。牧师66，3036（1991）]发现，通过使GPT总能量取决于某些空间平均的局部电子密度，可以在实验范围内计算空位和表面的能级。在本文中，我们通过显式计算与此总能量相关的力和应力张量来进一步发展形式主义。我们称这种方案为自适应GPT（aGPT），它既具有分子动力学（MD）又具有分子静力学。我们将aGPT应用于hcp镁中的空位形成，空位结合和堆垛层错。我们还计算了对体弹性常数和声子色散的局部电子密度校正，对此，它们在基线GPT处理上有改进。此外，我们通过计算镁在700 K的热膨胀来演示aGPT-MD模拟。

著录项

  • 来源
    《Physical review》 |2019年第21期|214107.1-214107.11|共11页
  • 作者

    Skinner Guy C. G.; Paxton Anthony T.; Moriarty John A.;

  • 作者单位

    Kings Coll London, Dept Phys, London WC2R 2LS, England;

    Kings Coll London, Dept Phys, London WC2R 2LS, England;

    Lawrence Livermore Natl Lab, Livermore, CA 94551 USA;

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