פוטנציאל לנארד-ג'ונס מתאר את האינטראקציה בין אטומים או מולקולות ניטרליות בסריג. יש שני כוחות עיקריים: כוח מושך במרחקים גדולים שנקרא ואן דר ואלס (כוח חשמלי חלש בין מטענים רגעיים), וכוח דוחף קצר טווח שנובע מחפיפה בין אורביטלי האלקטרונים בעקבות עקרון האיסור של פאולי (כל אלקטרון מונע מאלקטרון אחר להיות באותו מצב).
הפוטנציאל, שנקרא גם L-J או פוטנציאל 6-12, הוצע ב-1931 על ידי ג'ון לנארד-ג'ונס מאוניברסיטת בריסטול. צורתו המתמטית המקובלת היא:
V(r) = 4ε[(σ/r)^{12} - (σ/r)^{6}]
כאשר ε (אפסילון) מייצג את עומק בור הפוטנציאל, ו-σ (סיגמא) הוא קוטר 'הספרה הקשה' של החלקיקים.
החלק היחסי (1/r)^{12} מתאר את הדחייה הקשה, ואילו (1/r)^{6} מתאר את המשיכה. הכוח מחושב כנגזרת של הפוטנציאל הזה ביחס למרחק.
פוטנציאל L-J הוא קירוב שימושי. הביטוי הרגיל לדחייה אינו נגזר מתיאוריה עמוקה; למעשה הדחייה אמורה להיות תלויה מעריכית במרחק. עם זאת, r^{12} נוח ומאיץ חישובים כי הוא ריבוע של r^{6}. החלק המושך מבוסס על כוח לונדון (פיזור) בין מומנטים חשמליים רגעיים.
בגלל פשטותו, מודל L-J משמש לתיאור גזים אצילים ולאינטראקציות במודלים מולקולריים. הוא מדויק מספיק במרחקים גדולים וקצרים עבור אטומים ניטרליים רבים. עם זאת, קיימות שיטות עדכניות מדויקות יותר, כגון משוואת סטוקמייר ושיטות כימיה קוונטית מתקדמות כמו תורת ההפרעות של מולר־פלסט, צברים מצומדים או full configuration interaction. שיטות אלה מדויקות יותר אך דורשות חישובים כבדים.
זהו מודל פשוט שמראה איך אטומים נייטרליים מושכים ודוחפים זה את זה. ואן דר ואלס היא משיכה חלשה בין חלקיקים. פאולי אומר שלא ניתן לשים שני אלקטרונים באותו מצב.
המודל נקרא גם L-J והומצא ב-1931 על ידי ג'ון לנארד-ג'ונס. יש בו שתי חלקים: אחד גורם למשיכה, והשני גורם לדחייה כשהחלקיקים מתקרבים מאוד.
שני פרמטרים חשובים הם ε (כמה החיבור חזק) ו-σ (כשהחלקיקים נראים כמו כדורים קשים). המודל פשוט ונוח לחישוב. משתמשים בו כדי לתאר חומרים כמו גזים אצילים.
יש שיטות מדויקות יותר. אבל הן קשות יותר לחישוב.
תגובות גולשים