分子动力学是一门结合物理,数学和化学的综合技术。分子动力学是一套分子模拟方法,该方法主要是依靠牛顿力学来模拟分子体系的运动,以在由分子体系的不同状态构成的系统中抽取样本,从而计算体系的构型积分,并以构型积分的结果为基础进一步计算体系的热力学量和其他宏观性质。
分子动力学的研究步骤是什么?
起始构型:进行分子动力学模拟的第一步是确定起始构型,一个能量较低的起始构型是进行分子模拟的基础,一般分子的起始构型主要来自实验数据或量子化学计算。在确定起始构型之后要赋予构成分子的各个原子速度,这一速度是根据波尔兹曼分布随机生成的,由于速度的分布符合波尔兹曼统计,因此在这个阶段,体系的温度是恒定的。另外,在随机生成各个原子的运动速度之后须 进 行调整,使得体系总体在各个方向上的动量之和为零,即保证体系没有平动位移。
平衡相:由上 一步 确定的分子组建平衡相,在构建平衡相的时候会对构型、温度等参数加以监控。
生产相:进入生产相之后体系中的分子和分子中的原子开始根据初始速度运动,可以想象其间会发生吸引、排斥乃至碰撞,这时就根据牛顿力学和预先给定的粒子间相互作用势来对各个粒子的运动轨迹进行 计算 ,在这个过程中,体系总能量不变,但分子内部势能和动能不断相互转化,从而 体系的 温度也不断变化,在整个过程中,体系会遍历势能面上的各个点,计算的样本正是在这个过程中抽取的。
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