分子動力學簡介

1、分子間的作用模型牛頓力學量子力學統(tǒng)計力學等與自然界相比的準確程度時間（秒）10-910-710-510-310-1510-910-610-31電子模擬（量化計算，DFT）分子模擬（分子動力學，蒙特卡洛）顆粒方法流體力學原子結(jié)構(gòu)薛定諤方程模擬電子云能量性質(zhì)，化學鍵等信息分子體系（幾百幾億）求解牛頓運動方程宏觀性質(zhì)2021attVmaFEF電子原子核原子量子級別模擬分子級別模擬CG級別模擬分子動力學的核心：牛頓運動方程勢能（位能）模型：( )( )U rf r=2021attVmaFEFrEr例：甲烷，某些惰性氣體質(zhì)點處理Er方阱模型Er階梯模型鍵的振動鍵角扭矩分子內(nèi)部各原子（基團）之間的范德華力

2、、靜電力一般要計算1-4（相隔超過兩個鍵的原子或基團對）15432qqq分子之間的范德華力分子之間的靜電力CCCHHHHHHHH20()1exp() eu lDa ll=-能量阱深參數(shù)鍵長平衡鍵長參數(shù)20()()2ku lll=-鍵長平衡鍵長參數(shù)20()()2ku lqq=-鍵角平衡鍵角參數(shù)0( ) 1cos()2NnnVunwwg=+-扭矩障礙參數(shù)扭動360度所經(jīng)過的能量最低點的次數(shù)Lennard-Jones模型Ur121266)()(rSCrSCEababABAB1()2A BABsx ss=+A BABez e e=通常都取1分子A的點電荷總數(shù)分子B的點電荷總數(shù)ijijjirqqE321

3、4342121計算周期邊界條件下兩個微粒之間的作用宏觀體系微觀體系主盒影子影子影子BAC( , , )( , )( , )( , )U A B CU A BU A CU B C+初始化能量優(yōu)化平衡數(shù)據(jù)產(chǎn)出避免局部分子重疊，并不是動力學模擬讀入模型參數(shù)，模擬控制參數(shù)21/2(3)NiicBimKNNk T=-p p體系總動能和體系溫度的關(guān)系原子總數(shù)體系總的約束條件數(shù)自由度模擬開始時，體系中各微粒的初始速度也是可以根據(jù)這個關(guān)系計算微粒 i 的動量微粒 i 的質(zhì)量BPVN k TW=+壓力與分子間的作用勢能的關(guān)系理想氣體分子間的作用造成的剩余壓力擴散系數(shù)二元徑向分布函數(shù)2( )()NNijij iVg rNd=-邋rrrr1( )(0)6iiDtt=-rrrrxtx通過斜率求取D實際位置，不是PBC后的位置 熱量交換控制體積活塞或者需要1小時需要1/2小時完美的并行效率N=20n=15n=610n=1620n=11151201481291961613155271741131018實際情況N=201201481291961613155271741131018/Research/namd/http:/am