adf:diffusionofli

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--- adf:diffusionofli [2023/10/05 18:30] – [退火] liu.jun
+++ adf:diffusionofli [2023/11/18 15:17] (当前版本) – [概述：] liu.jun
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-======Li-S材料中Li原子的扩散系数======
+======Li-S中Li离子的扩散系数：MSD法、VACF法，以及结合尔伦尼乌斯公式将扩散系数外推到低温======
 ====概述：====
-S 晶体中，随机插入一定数量的 Li 原子，形成 Li$_{0.4}S，然后通过退火操作形成非晶结构，并基于该结构进行 1600K 恒温分子动力学模拟，从该过程中计算 Li 原子扩散系数
+S 晶体中，随机插入一定数量的 Li 原子，形成 Li$_{0.4}$S，然后通过退火操作形成非晶结构，并基于该结构进行 1600K 恒温分子动力学模拟，从该过程中计算 Li 原子扩散系数
+可以通过两种不同的方式计算扩散系数：
+，通过均方位移的斜率（MSD，推荐）：
+\[MSD(t) = \langle [\textbf{r}(0) - \textbf{r}(t)]^2 \rangle\]
+\[D = \textrm{slope(MSD)}/6\]
+，通过速度自相关函数（VACF，这需要将采样频率设置为一个较小的数字）的积分：
+\[D = \frac{1}{3} \int_{t=0}^{t=t_{max}} \langle \textbf{v}(0) \cdot \textbf{v}(t) \rangle \rm{d}t\]
 =====建模=====
 {{:adf:06difussion.rar|S 晶体 *.cif 文件下载（后解压得到*.cif）}}。AMSinput → File → Import Coordinates读取 *.cif 文件，总计128 个 S 原子：
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 {{ :adf:diffusionofli08.png?650 }}
+{{ :adf:diffusionofli09.png?650 }}
+====基于MSD分析扩散系数====
+SCM → Movie → MD Properties → MSD，Frames从2000帧开始到最后一帧，Atoms输入Li表示计算所有Li原子的扩散系数，Max MSD frame表示5000帧作为一个分析单位（该量默认为设定分析总帧数的一半）：
+{{ :adf:diffusionofli10.png?550 }}
+点击Generate MSD，得到扩散系数3.918×10$^{-8} m2/s
+{{ :adf:diffusionofli11.png?650 }}
 ====基于自相关函数分析扩散系数====
+SCM → Movie → MD Properties → Autocorrelation Function，Frames从2000帧开始到最后一帧，Properties选择Diffusion CoefficientAtoms，Atoms输入Li表示计算所有Li原子的扩散系数，Max MSD frame表示5000帧作为一个分析单位（该量默认为设定分析总帧数的一半）
+{{ :adf:diffusionofli12.png?550 }}
+点击Generate ACF，得到扩散系数 3.850×10$^{-8} m2/s
+{{ :adf:diffusionofli13.png?650 }}
+=====低温扩撒系数=====
+计算 300K 时的扩散系数需要很长时间的轨迹。因此可以考虑使用阿伦尼乌斯方程，通过高温扩散系数外推，来得到低温的扩散系数：
+\[D(T) = D_0 \exp{(-E_a / k_{B}T)}\]
+\[\ln{D(T)} = \ln{D_0} - \frac{E_a}{k_{B}}\cdot\frac{1}{T}\]
+其中D$_0$为指前因子，E$_a$为活化能，k$_B$为玻尔兹曼常数，T为温度。
+从（ln(D(T)) - 1/T）阿伦尼乌斯曲线，可以获得活化能与指前因子。为了外推 Li$_{0.4}$S 的扩散系数，我们需要计算至少四种不同温度（600 K、800 K、1200 K、1600 K）的轨迹，然后将扩散系数外推到较低的温度。

adf/diffusionofli.1696501807.txt.gz · 最后更改: 2023/10/05 18:30 由 liu.jun

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