基于蒙特卡罗方法模拟球面上 60 个点电荷的稳定态结构

大学物理 ›› 2021, Vol. 40 ›› Issue (10): 62-.

基于蒙特卡罗方法模拟球面上 60 个点电荷的稳定态结构

周正，严正，李炜

1. 复旦大学物理学系，上海 200433; 2. 香港大学物理系，香港

收稿日期:2021-04-22 修回日期:2021-04-26 出版日期:2021-10-15 发布日期:2021-10-15
通讯作者: 李炜，E-mail: W_Li@ fudan.edu.cn
作者简介:周正( 1999—) ，男，上海人，复旦大学物理学系 2017 级本科生.
基金资助:
国家自然科学基金( 11927807) 资助

The stable structure of 60 charged particles in a spherical surface: A Monte Carlo 　　simulation

ZHOU Zheng¹，YAN Zheng²，LI Wei¹

1. Department of Physics，Fudan University，Shanghai 200433，China; 2. Department of Physics，The University of Hong Kong，Hong Kong，China

Received:2021-04-22 Revised:2021-04-26 Online:2021-10-15 Published:2021-10-15

摘要/Abstract

摘要： 一般性地说，根据数学对称性可知，60 个带正电的点电荷在球面上所可能形成的数学结构有: 截角二十面体，即足球烯 C₆₀ 结构，小斜方截半二十面体结果和扭棱十二面体结构. 然而，在本文中，通过基于蒙特卡罗方法模拟，计算结果表明 60个带正电的点电荷在球面上所形成的结构并不是早先数学上根据对称性所给出的预期结构，而是一种全部由三角形组成的新的结构，它在能量上比其它 3 种结构的能量均要低. 因此，通过本文的研究，计算结果展示出 60 个点电荷在球面上可以形成另外一种新的结构，同时该计算模拟方法也可为后续利用基于蒙特卡罗模拟方法探索研究不同的分子结构的模拟提供一种新的技能以寻找可能存在的新的结构.

关键词: 蒙特卡罗, 点电荷, 足球烯结构

Abstract: In this paper，a theoretical simulation is carried out for the studies on the nature of

60-charged par- ticles on a spherical surface based on the Monte Carlo method，and is revealed a new

structure with composited of 116 triangles，which has the lowest energy in compared to the

previous found spherical structures，including the truncated icosahedron or Fullerence

structure，the rhombic dodecahedron，and the snub dodecahedron structure.

The importance of this paper not only provides a rich knowledge for the undergraduate students in

the fundamental educations，but also sheds a new light into the search for exotic molecule

structures based on the Monte Carlo simu- lations.

Key words: Monte Carlo method, charged particles, fullerence

周正, 严正, 李炜. 基于蒙特卡罗方法模拟球面上 60 个点电荷的稳定态结构[J]. 大学物理, 2021, 40(10): 62-.

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