Thế Lennard-Jones

Trong hóa học tính toán, vật lý phân tử và hóa lý, thế Lennard-Jones (còn gọi là thế LJ hoặc thế 12-6; được đặt tên theo John Lennard-Jones) là một cặp thế tương tác giữa các phân tử. Trong số tất cả các thế liên phân tử, thế Lennard-Jones có lẽ là thế năng được nghiên cứu rộng rãi nhất. Đây được coi là một mô hình nguyên mẫu cho các tương tác giữa các phân tử đơn giản nhưng có tính thực tế.

Mô hình thế Lennard-Jones mô tương tác đẩy nhẹ và lực hút yếu (lực hút Van der Waals). Do đó, thế Lennard-Jones mô tả các nguyên tử hoặc phân tử trung hòa điện tử. Phương trình thường được sử dụng cho thế Lennard-Jones làTrong đó  là khoảng cách giữa hai hạt tương tác,  là độ sâu của hố thế năng (thường được gọi là 'năng lượng phân tán') và  là khoảng cách (hay độ dài) mà tại đó khi  thì thế năng  của hạt-hạt bằng 0 (thường được gọi là 'kích thước của hạt'). Thế Lennard-Jones đạt giá trị cực tiểu tại khoảng cách  khi đó giá trị 

Thế Lennard-Jones là một mô hình đơn giản, nhưng mô tả các đặc điểm cơ bản của tương tác giữa các nguyên tử và phân tử đơn giản: Hai hạt tương tác đẩy nhau ở khoảng cách rất gần, hút nhau ở khoảng cách vừa phải và không tương tác ở khoảng cách vô hạn (như đã chỉ ra ở Hình 1)

Cơ học thống kê và mô phỏng động lực học phân tử (molecular dynamics, MD) nghiên cứu thế Lennard-Jones và thu được các đặc tính nhiệt vật lý của 'chất Lennard-Jones'. Chất Lennard-Jones thường được gọi là 'Lennard-Jonesium', được coi như là một nguyên tố hóa học (mặc dù đây là hư cấu). Hơn nữa, các thông số về năng lượng và độ dài có thể được điều chỉnh để phù hợp với nhiều chất "thực" khác nhau. Cả thế năng Lennard-Jones và chất Lennard-Jones đều là những mô hình đơn giản nhưng mang tính thực tế, vì các khái niệm này nắm bắt chính xác các nguyên tắc vật lý thiết yếu như sự hiện diện của điểm tới hạn và điểm ba; sự ngưng tụ và sự đông đặc. Một phần do tính đơn giản về mặt toán học, thế năng Lennard-Jones đã được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu về vật chất từ thời kỳ bình minh của ngành mô phỏng máy tính. Thế Lennard-Jones có lẽ là mô hình được nghiên cứu nhiều nhất.

Thế Lennard-Jones thường là lựa chọn tiêu chuẩn để phát triển các lý thuyết về vật chất (đặc biệt là vật chất "mềm") cũng như để phát triển và thử nghiệm các phương pháp và thuật toán tính toán. Khi điều chỉnh các tham số mô hình  và  thành các đặc tính của chất "thực", thế Lennard-Jones có thể được sử dụng để mô tả các chất đơn giản (ví dụ như khí hiếm) với độ chính xác cao. Hơn nữa, thế Lennard-Jones thường được sử dụng làm "khối xây dựng" trong các mô hình phân tử (còn gọi là trường lực - force field) cho các chất phức tạp hơn.

 Tham khảo 

Thể loại:Nhiệt động lực học
Thể loại:Lực tương tác giữa các phân tử
Thể loại:Hóa học tính toán
Thể loại:Liên kết hóa học