Silicon Liquid Structure and Crystal Nucleation from Ab Initio Deep Metadynamics

元动力学 成核 结晶 从头算 材料科学 统计物理学 分子动力学 热力学 化学物理 物理 量子力学
作者
Luigi Bonati,Michele Parrinello
出处
期刊:Physical Review Letters [American Physical Society]
卷期号:121 (26): 265701-265701 被引量:148
标识
DOI:10.1103/physrevlett.121.265701
摘要

Studying the crystallization process of silicon is a challenging task since empirical potentials are not able to reproduce well the properties of both a semiconducting solid and metallic liquid. On the other hand, nucleation is a rare event that occurs in much longer timescales than those achievable by ab initio molecular dynamics. To address this problem, we train a deep neural network potential based on a set of data generated by metadynamics simulations using a classical potential. We show how this is an effective way to collect all the relevant data for the process of interest. In order to efficiently drive the crystallization process, we introduce a new collective variable based on the Debye structure factor. We are able to encode the long-range order information in a local variable which is better suited to describe the nucleation dynamics. The reference energies are then calculated using the strongly constrained and appropriately normed (SCAN) exchange-correlation functional, which is able to get a better description of the bonding complexity of the Si phase diagram. Finally, we recover the free energy surface with a density functional theory accuracy, and we compute the thermodynamics properties near the melting point, obtaining a good agreement with experimental data. In addition, we study the early stages of the crystallization process, unveiling features of the nucleation mechanism.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
非烟发布了新的文献求助30
1秒前
脆鹅发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
yu完成签到 ,获得积分10
1秒前
无妨完成签到,获得积分10
1秒前
向日葵完成签到,获得积分10
1秒前
空白发布了新的文献求助10
2秒前
李善聪发布了新的文献求助20
2秒前
2秒前
三毛不流浪应助果子黄采纳,获得10
2秒前
wenqi发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
共享精神应助最爱喝酸奶采纳,获得10
3秒前
3秒前
蝉时雨完成签到,获得积分10
4秒前
长小右完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
5秒前
无私的以寒关注了科研通微信公众号
6秒前
小祝发布了新的文献求助10
6秒前
一条纤维化的鱼完成签到,获得积分10
6秒前
慕青应助zxy采纳,获得10
7秒前
白白的白白白完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
8秒前
完美世界应助十七采纳,获得10
8秒前
hyx完成签到,获得积分10
8秒前
SciGPT应助犹豫的绮菱采纳,获得10
8秒前
混元十三刀完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
gy完成签到,获得积分10
8秒前
NSS完成签到,获得积分10
9秒前
霖壹海海完成签到,获得积分10
9秒前
OK应助WoWang采纳,获得200
9秒前
10秒前
土豆丝发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
10秒前
11秒前
Nole应助远远采纳,获得10
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
模型平均及其应用 900
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Évora na Idade Média 555
作者名:Kristopher P. Plain,悉尼大学的,目前只能查到其四篇论文,想找到其博士论文 550
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7340748
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8953803
关于积分的说明 19005640
捐赠科研通 6992645
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3218836
关于科研通互助平台的介绍 2384385
邀请新用户注册赠送积分活动 2198797