Выбор межатомных потенциалов для моделирования экстремальных воздействий в решетке вольфрама

Моделирование кристаллических решеток в условиях, далеких от равновесных, в настоящее время является все более актуальным предметом исследований и требует уверенности в достоверности применяемых межатомных потенциалов в широком диапазоне отклонений атома от равновесного состояния. Чтобы выполнить такую оценку для моделирования вольфрама, являющегося перспективным материалом для различных применений в атомной энергетике, мы проанализировали нелинейную динамику решетки, используя несколько межатомных потенциалов. В ОЦК кристалле вольфрама изучалась динамика нескольких делокализованных нелинейных колебательных мод – точных решений уравнений движения атомов, геометрия которых определяется симметрией решетки при любых амплитудах и не зависит от типа взаимодействия между узлами. Были рассмотрены колебания атомов с двумя и тремя ненулевыми компонентами векторов перемещений для ячейки вольфрама, состоящей из 2000 атомов и размером 31,6×31,6×31,6 Å. Амплитудно-частотные характеристики этих мод были рассчитаны для нескольких межатомных потенциалов, имеющихся в библиотеке LAMMPS. Обнаружено, что несколько межатомных потенциалов, а именно eam.fs, set, Olsson, Zhou, показывают практически совпадающие результаты, что является косвенным подтверждением их справедливости и возможности их использования для моделирования экстремальных воздействий на рассматриваемую решетку. Были рассчитаны такие характеристики системы, как кинетическая энергия, теплоемкость и давление. По полученным результатам можно предположить, что мода 15 вследствие модуляционной неустойчивости приведет к локализации энергии на отдельных атомах.