埋め込み原子モデル

計算化学および計算物理学において、埋め込み原子モデル、埋め込み原子法またはEAMは、原子間のエネルギーを記述する近似であり、原子間ポテンシャルの一種です。エネルギーは、原子とその隣接原子間の距離の関数の合計の関数です。Murray DawとMike Baskesによる元のモデル^[1]では、後者の関数は電子密度を表しています。EAMは、Finnis-Sinclairモデルとしても知られるタイトバインディング理論の2次モーメント近似に関連しています。これらのモデルは、金属系に特に適しています。^{[2]埋め込み原子法は、}分子動力学シミュレーションで広く使用されています。

シミュレーションでは、原子の位置エネルギーは^[3]で与えられる。${\displaystyle i}$

${\displaystyle E_{i}=F_{\alpha }\left(\sum _{j\neq i}\rho _{\beta }(r_{ij})\right)+{\frac {1}{2}}\sum _{j\neq i}\phi _{\alpha \beta }(r_{ij})}$、

ここで、は原子と の間の距離、はペアワイズポテンシャル関数、 は原子 の位置におけるタイプの原子からの電子電荷密度への寄与、 はタイプの原子を電子雲に配置するために必要なエネルギーを表す埋め込み関数です。 ${\displaystyle r_{ij}}$${\displaystyle i}$${\displaystyle j}$${\displaystyle \phi _{\alpha \beta }}$${\displaystyle \rho _{\beta }}$${\displaystyle j}$${\displaystyle \beta}$${\displaystyle i}$${\displaystyle F}$${\displaystyle i}$${\displaystyle \alpha}$

電子雲密度は、通常カットオフ半径によって制限される多数の原子の合計であるため、EAM ポテンシャルは多体ポテンシャルです。単一要素原子システムの場合、埋め込み関数、ペアワイズ相互作用、電子雲寄与関数の 3 つのスカラー関数を指定する必要があります。2 元合金の場合、EAM ポテンシャルには、3 つのペアワイズ相互作用 (AA、AB、BB)、2 つの埋め込み関数、2 つの電子雲寄与関数の 7 つの関数が必要です。通常、これらの関数は表形式で提供され、3 次スプラインによって補間されます。

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