分子動力學(xué)簡介

1、【專業(yè)】計算物理【研究方向】分子動力學(xué)模擬【學(xué)術(shù)講壇】1、分子動力學(xué)簡介：分子動力學(xué)方法是一種計算機模擬實驗方法，是研究凝聚態(tài)系統(tǒng)的有力工具。該技術(shù)不僅可以得到原子的運動軌跡，還可以觀察到原子運動過程中各種微觀細節(jié)。它是對理論計算和實驗的有力補充。廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、生物物理和藥物設(shè)計等。經(jīng)典MD模擬，其系統(tǒng)規(guī)模在一般的計算機上也可達到數(shù)萬個原子，模擬時間為納秒量級。2006年進行了三千二百億個原子的模擬（IBMlueGeneL）。分子

2、動力學(xué)總是假定原子的運動服從某種確定的描述，這種描敘可以牛頓方程、拉格朗日方程或哈密頓方程所確定的描述，也就是說原子的運動和確定的軌跡聯(lián)系在一起。在忽略核子的量子效應(yīng)和BnOppenheimer絕熱近似下，分子動力學(xué)的這一種假設(shè)是可行的。所謂絕熱近似也就是要求在分子動力學(xué)過程中的每一瞬間電子都處于原子結(jié)構(gòu)的基態(tài)。要進行分子動力學(xué)模擬就必須知道原子間的相互作用勢。在分子動力學(xué)模擬中，我們一般采用經(jīng)驗勢來代替原子間的相互作用勢，如Lenna

3、rdJones勢、Mes勢、EAM原子嵌入勢、FS多體勢。然而采用經(jīng)驗勢必然丟失了局域電子結(jié)構(gòu)之間存在的強相關(guān)作用信息，即2.2分子模擬（分子動力學(xué)，蒙特卡洛）?采用經(jīng)驗性的分子間作用函數(shù)模擬微粒之間的作用?以分子的運動為主要模擬對象?分子水平的模擬?2.2.1分子級別的模擬?1950s，Alder，勞倫斯利物默實驗室，分子動力學(xué)模擬32個原子?發(fā)展最早?一般情況下不考慮電子轉(zhuǎn)移效應(yīng)，因而不能準(zhǔn)確模擬化學(xué)成鍵作用?分子級別的模擬應(yīng)用的領(lǐng)

4、域很廣?1950s，Metropolis，洛斯阿洛莫斯實驗室，蒙特卡洛模擬32個原子簡單易學(xué)?廣泛應(yīng)用于化學(xué)，物理，生物，化工，材料，機械，治藥等領(lǐng)域?通過系綜平均來求取宏觀性質(zhì)?隨機方法?通過蒙特卡洛算法來尋求能量最優(yōu)點?蒙特卡洛是一種優(yōu)化方法?2.2.2蒙特卡洛方法優(yōu)點是可以跨越時間因素，缺點是得不到有關(guān)時間信息的性質(zhì)?模擬的是平衡狀態(tài)，不涉及時間效應(yīng)（KMC除外）?同時考慮原子核的運動（牛頓力學(xué)）和電子的運動（量子力學(xué)）?2.3C