追踪分子材料在熔化过程中的结构变化和焓变 （Open Access）

《Physical Chemistry Chemical Physics》：Tracking down the Structural and Enthalpic Changes in Molecular Materials upon MeltingOpen Access

　　

本文介绍了一种新的X10基准测试集，用于评估分子材料熔化焓的原子级模拟的计算性能。熔化焓是描述固液平衡状态的基本参数，因此能够预测这一性质在材料设计的各个领域都具有很高的价值。我们对所有原子分子动力学模拟的计算准确性进行了测试，这些模拟要么基于经典的、不可极化的力场模型（MD），要么基于选定的密度泛函理论（DFT）来处理电子自由度（在从头算分子动力学（AIMD）中）。这些MD和AIMD方法的性能通过参考实验数据进行严格评估，并从熔化焓及相关结构参数（如体相密度）的角度进行了评价。文章详细解释了预测的熔化焓，包括重要的非共价相互作用（如氢键和色散力）及其在熔化过程中的变化。特别强调了在代价高昂的AIMD模拟中不可避免出现的有限尺寸效应，这类模拟仅适用于小分子集合。研究结果表明，使用基于PBE-D3(BJ)/GTH的AIMD模型，通常可以将中性分子材料的熔化焓预测值与实验结果的误差控制在约2 kJ?mol?1以内，其平均准确率略高于基于经典力场的模拟。这一发现很重要，因为类似的DFT理论如今常被用作开发机器学习原子间势能的训练数据源。

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? 2026 作者。由英国皇家化学会代表所属协会出版

2026

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