原子级 计算机模拟：是否代表了原子级的真实世界？
计算机模拟，又称为计算机仿真，是指通过计算机程序用来模拟特定系统的抽象模型。计算机模拟具有广阔的应用与巨大的前景，可加快绿色能源技术的分子工程学，例如用于电能存储、太阳能使用、以及从环境中捕获二氧化碳的新系统。
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但是，这些计算机模拟的预测能力取决于能否确认它们确实描述了真实世界。这样的确认可不是简单的任务。许多假设进入了这些模拟的设置。结果，必须使用涉及实验测量的适当“验证协议”来仔细检查模拟。
为应对这一挑战，科学家开发出了一种突破性的验证协议，用于模拟原子之间的界面原子结构。如图所示材料联合实验和计算研究的图形表示。该研究使用了高级光子源（上图）和计算工具（下图）。研究材料中无处不在的原子结构。
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研究人员表示：“我们专注于固/液界面，因为界面在材料中无处不在，而氧化物和水之间的界面是许多能源应用中的关键。” “迄今为止，大多数验证协议都是针对散装材料而设计的，而忽略了接口。” “我们认为在现实环境中，表面和界面的原子级结构将呈现出一种特别敏感，因此具有挑战性的验证方法。”
设计的验证程序使用高分辨率X射线反射率（XR）测量作为协议的实验支柱。“这些测量可以检测出来自氧化物/水界面的非常高能的X射线束的反射。”在APS产生的光束能量下，X射线波长类似于原子间距离。这使研究人员可以直接探测界面的分子尺度结构。 
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这使高分辨率X射线反射率成为获得可直接与模拟媲美的实验结果的理想探针，该团队使用Qbox代码在ALCF上运行了仿真，该代码旨在使用基于量子力学的仿真来研究材料和分子的有限温度特性。
验证协议有助于量化模拟的优缺点，为将来建立更精确的固/液界面模型提供了一条途径。这些模拟还为高分辨率X射线反射率测量本身提供了新的见解。他们特别指出，数据不仅对原子位置敏感，而且对微妙而复杂的方式围绕每个原子的电子分布也很敏感。这些见解将证明对将来在氧化物/液体界面上的实验有益。
【 原子级|计算机模拟：是否代表了原子级的真实世界？】参考：Validating first-principles molecular dynamics calculations of oxide/water interfaces with x-ray reflectivity data, Physical Review Materials. DOI: 10.1103/PhysRevMaterials.4.113805
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