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SiOCH系动力学用

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SiOCH系动力学用ポテンシャルパラメ0タ
1.力场の作成.1
2.计算结果.6
3.参考文献.6 株式会社日立制作所中央研究所小池麻子
1.力场の作成SiOCH3,SiOH系ポテンシャルはBelonoshko and Dubrovinsky (1) のSiO2力场をベ0スに密度泛0数法を用いてC, Hが入るような力场を开0した.
密度泛0数法(DFT) は日立研究所开0の分子轨道计算プログラムESPAC-DFを用い基底はSlater型の基底を使用し,荷电子轨道に二重基底を使用した.以下の力场は,Si(OH)4, SiCH3(OH)3, SiCH3H3, Si2(OH)8,SiH4等の1量体,2量体の构造から结合长,结合角,结合回0角の平衡0およびこれらの平衡0からずれたときの力が合うようにそれぞれを行った.
Belonoshko and Dubrovinsky のSiO2力场は以下の式で表される(1).
第1项が、项を,第2项が性を,第3项が共有结合性を,第4项がvan der Waals 项を表す.i,jが原子の番号,ri が原子座标,rijがi,jの原子间距离, rij0がrijの平衡0, eij,ri,aij,Cijが定数,qiが电荷でqsi=qO=である.Belonoshko and DubrovinskyのポテンシャルではSi-OのCij项は0であるが、H2OのOを认识するために、Cij=NH2O×5.010-6とし斥力を考虑した.NH2OはH2O分子かどうか判别する项で以下の式で表される.
kはOと结合しているH原子,rjkはOH间の距离でf(rjk)は以下の式で表される.
その他の项は文献0のままで以下の0をとる.rSi=nmrO =nmaij= ai ajR Si=nmR O=nmR ij=RiR jr Si=nmr kJmolこれに以下の力场を加えた.O-H间の力场(rij=OH间の距离)
(3)の形でをした.f(r)は(2)式の形をとるの场合はSi¨¨OH2の场合はekはOと结合しているHである.
(XはEで考えているH以外のOと结合しているH原子)cはOと周りの原子结合数によって结合力を0化させる0数である.
Oの电荷を固定するとO-O间の反0力がOH-OHの间の反0力よりも大きくなってしまうため脱水缩合を表すことができないことから、Si-O-H かSi-O-Siかによって电荷が0わるように、OHの距离(rij)依存性の0数に设定した.
また,H2Oが脱离していくためには,H2Oの正确な力场に0り移る必要がある.そこで,H2Oの力场として0く使われているSPFを用いた(2).
SPFは分子间エネルギ0,分子内エネルギ0は以下のような0数で表される.
分子间エネルギ0ここでのi,jは水分子の番号でqmはm番目の电荷である.分子内エネルギ0bHHeq=nmOに0し,2つのHに0する式(2)の0数f≠0で,かつH2Oのなす角度が130°以下になったときこの力场を用いた.
SiCの结晶についてはTersoffがを开0しており(3),Si-C间(rij =SiC间の距离) はsmoothing function として式(2)を用いしかしながら、このパラメ0タはSiCの系について开0されたものであるため、SiO2のCH3用に、c=10としてSiの周りの角度依存性を小さくした.
またsp2とsp3のC及びC-HについてのTersoff型の力场をBrennerが开0しており(4),これをにSiH3CH3, SiCH3(OH)3, のDFTの计算0にし,以下のように设定した.(rij =CH间の距离)qC=xは着目しているHを除くH原子.f(r)は式(2)に0うがパラメ0タは以下の0をとる.
C-O(r=CO间の距离)は以下のように设定した.qoは(3)式でに0う.C-C(r=CC间の距离)は以下のように设定した.H-H(r=HH间の距离)の力场はHill とSauer の系の力场を参考に(5) DFTの计算0にし,以下のように设定した.
A =kJmolqsi=qHは(4)式に0う.Si-H(r=SiH间の距离)の力场はHill とSauer の系の力场を参考に(5) DFTの计算0にし,以下のように设定した.
Aij=kJmolqHは共有结合相手の原子により(4)式もしくは(14)式に0う.
但し,ここでは,Si-Hの共有结合は0定していない.Si-O-HやSi-CH3のSiとHの间でのパラメ0タである.)Si-O-Hの角度qに0する力场は以下のように设定した.
2.计算例この力场を使って安定构造を计算したSiO1.5CH3を01に示す.
3.参考文献1) and , Molecular Dynamics of Stishovite Melting : Geochimica Cosmochimica Acta 59, pp2) Lobaugh,J.and Voth,G.A. :AQuantum Model for Water: Equilibrium and Dynamical Phys. 106, pp
3) Tersoff,J.: Interatomic Potentials for Multicomponent Systems : Phys. Rev.B.39, pp
4) Brenner,D.W. : Empirical Potential for Hydrocarbons for Use in Simulating the Chemical Vapor Deposition of Diamond Films : Phys. Rev.B.42, pp5) Hill,J.and Sauer,J.: Molecular Mechanics Potential for Silica and Zeolite Catalysts Based on ab Initio Chem. 99,pp- -

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