Comparison of simulation methods for charged systems of slab geometry

Abstract

Using the specific model of a system of like charged ions confined between two planar like charged surfaces, we compare the predictions for the energy and density profile of four simulation methods available to treat the long range Coulomb interactions in systems periodic in two directions but bound in the third one. Monte Carlo simulations demonstrate unambiguously complete agreement between the results obtained with these methods where the potential between charges is solution of Poisson’s equation in the simulation cell with adequate boundary conditions. The practical advantages of the different methods are assessed.

Користуючись специфічною моделлю систем однойменно заряджених іонів обмежених двома плоскими однойменно зарядженими поверхнями проведено порівняння енергії і профілю густини чотирьох можливих методів комп’ютерного моделювання для врахування далекосяжних кулонівських взаємодій в системах періодичних за двома напрямками і обмежених за третім напрямком. Методи Монте-Карло показують повну однозначну узгодженість результатів отриманих цими методами, якщо потенціал між зарядами задовільняє рівнянню Пуасона для симуляційної комірки з відповідними граничними умовами. Оцінено практичні переваги різних методів.