میدان ‌نیروی واکنشی reaxff در شبیه‌سازی‌ دینامیک مولکولی سامانه‌های واکنشی

در این مقاله تابع های پتانسیل میدان نیروی واکنشی reaxff که در شبیه‌سازی دینامیک مولکولی واکنشی(rmd) استفاده می شود، معرفی و توصیف می‌شوند. این میدان نیرو، با بهره گیری از توابع پتانسیل ویژه، توانایی شبیه‌سازی واکنش‌های شیمیایی در بازه های زمانی مناسب با صحتی در حد صحت روش‌های شیمی کوانتومی (حتی برای سامانه هایی با تعداد اتم هایی در حدود یک میلیون با ابررایانه‌های موجود) را دارد. همچنین، با استفاده از روش شبیه سازی  rmd  تغییرهای بارهای الکتریکی اتم‌ها در  طول واکنش‌های شیمیایی، با درستی نزدیک به درستی نتیجه های به دست آمده از محاسبه های نظریه تابعی چگالی، قابل محاسبه و قابل مطالعه است. در میدان نیروی reaxff ، افزون بر تابع های پتانسیل عمومی موجود در میدان های نیرو غیرواکنشی، تعدادی تابع های پتانسیل (به طور معمول پیچیده) ویژه وجود دارد که ساختارهای پیوندی و بار هرکدام از اتم هادر محیط ها و همسایگی های گوناگون را توصیف می کنند.  در این مقاله، به توصیف همه تابع های پتانسیل موجود در میدان نیرویreaxff  پرداخته شده‌است و با ذکر نمونه‌هایی، منشاء شیمیایی و فیزیکی این نوع توابع پتانسیل روشن‌تر می‌شود. در پایان، به بررسی سیر تحول میدان نیروی reaxff در سال‌های اخیر پرداخته شده و همچنین به تعدادی از کاربردهای آن اشاره می شود.

ReaxFF Force Field in Molecular Dynamic Simulation of Reactive Systems

In this review article, the potential functions of the reactive force field ReaxFF used in reactive molecular dynamics (RMD) simulations are introduced and described. This force field with its special potential functions is used to simulate chemical reaction systems with accuracies close to those of quantum chemical calculations within reasonable computation times, even with about one million atoms on highperformance computing facilities. Variations of the partial charges of atoms during chemical reactions can also be calculated and probed within RMD simulations with accuracies very close to those calculated by density functional methods. In addition to the general potential functions incorporated in nonreactive force fields, in ReaxFF force field, there are a number of special (usually complex) potential functions describing details of the bonding structures and charge states of atoms in different coordination states and chemical and solvent environments. All of these potential functions are described in this paper, and examples are calculated and plotted to demonstrate clearly their behavior and their corresponding chemical and physical backgrounds. Finally, important evolutions of the ReaxFF force field and a few of its applications have been presented.