Trekroppsdispersion

Trekroppsdispersion, även kallad tre-kroppsdispersion, är en form av icke-additiv van der Waals-interaktion som uppstår mellan tre atomer eller molekyler. Denna tre-kroppskomponent är inte summan av separata parvisa bidrag utan försöker fånga hur tre sammanverkande elektroniska fluctuationer påverkar varandra i ett system.

Termen är oftast känd genom Axilrod–Teller–Muto (ATM) termen, som beskriver hur de transienta dipolerna hos tre kroppar samtidigt ger upphov till en extra bindningsenergi. Energin för tre kropps- dispersionen faller ungefär som 1/(r12^3 r23^3 r31^3), där r12, r23 och r31 är avstånden mellan de tre partiklarna, och α, β och γ är vinklarna i triangeln bildad av de tre kropparna. En vanlig form av uttrycket är E_ATM = -C9 (1 + 3 cos α cos β cos γ) / (r12^3 r23^3 r31^3), där tecknet normalt ger en attraktiv bidrag för de flesta konfigurationer.

Historiskt infördes ATM-termen som en första kvantmekanisk beskrivning av tredjepartsdispersion; den har sedan dess blivit en standardkomponent i många teoretiska och beräkningsmässiga metoder. Tre-kroppsdispersionen visar betydelse särskilt i tätare faser och i molekylära system där icke-additivitet påverkar bindningar och struktur.

Användning och betydelse: i avancerade beräkningsmetoder som många-kroppsdispersion (MBD) och i DFT-baserade korrigeringar (till exempel D3) inkluderas ofta ATM-termen för att förbättra noggrannheten hos bindningsenergi, geometriska konformationer och fasbeteende. Begränsningar inkluderar att koefficienterna beror på dynamiska polarisabiliteter och att beräkningarna är mer kostsamma än rena parvisa bidrag.

Se även: van der Waals-krafter, Axilrod–Teller–Muto-termen, många-kroppsdispersion, DFT-D3, MBD.