文獻重現：使用fbMC模擬石墨烯缺陷的自愈過程

在Nano.Lett, 12, 3936-3940 (2012)中，報道了石墨烯的「自愈」特性：

本文中，我們嘗試使用AMS（原名ADF）中ReaxFF模塊中的Force-bias Monte Carlo（簡稱fbMC）方法，模擬石墨烯的自愈過程。

示範計算

首先，我們人為地製造一個相當大的缺陷（將石墨烯的中的一「塊」拖動到附近的表面區域），進行優化之後，得到一個較為穩定的缺陷結構：

設置參數如下：

其中

Frequency of fbMC steps，表示每計算多少步分子動力學，就開始進行fbMC計算；
Number of fbMC steps，表示每次fbMC做多少步；
Max atom displacement，表示fbMC過程中，原子每一步的位置變化雖然是隨機的，但不得超過0.17埃半徑的圓球的範圍，這個值越大，fbMC的隨機性越好，效果較好，但是如果過大，則可能導致整個體系完全崩毀，從而導致模擬無效，因此用戶可以自行測試，最小值一般為0.1，可以適當增大。

40000步後，得到大部分自愈修復的結構：

通過觀察Movie我們發現，很快就修復成這樣了，但是後面很長一段時間內，就無法進一步完成修復了。因此我們在最後一幀結構基礎上，升高溫度到1098K，並增大Max atom displacement到0.2，其它條件不變，發現非常迅速地，最後一個缺陷也自動修復了：

兩次模擬計算的輸入輸出文件下載：https://www.jianguoyun.com/p/DUCqAuoQmZ2ZBhi6pnI

結論

fbMC能夠在微觀時間尺度的模擬範圍內，得到宏觀時間尺度的緩慢化學反應，這是分子動力學無法達到的效果。因此在各種反應速率較低的催化、結焦等反應的模擬中，可以考慮加入fbMC方法。例如Neyts et al., J. Am. Chem. Soc. 133, 17225 (2011)這篇文章中，分別使用fbMC／MD混合模擬，以及純粹的MD模擬，得到了與此處類似的效果：單純的MD，很容易形成碳的鏈條，並且很難改變，而fbMC／MD則能順利聚集為大量六元環。

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