掺杂材料分子模拟与计算

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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划掺杂材料分子模拟与计算　　第1章前言　　研究背景　　分子模拟及其发展　　分子模拟(MolecularSimulation)为二十世纪初发展起来的一种计算机模拟方法，它泛指用于模拟分子或分子体系性质的方法，主要用于探索研究具有三维结构的分子结构和分子的性能[i]。分子模拟是根据物理和化学的基本原理构建一个模型、从微观角度认识材料，总之是为了更深层次理解材料的结构，认识材料的各种行为。分子模拟的主要优势在于可以降低实验成本、具有较高的安全性、实现通常条件下较难或无法进行

2、的实验、研究极快速的反应和变化等。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　获得诺贝尔获奖时的感言是：“总之，我愿意强调我的信念：计算化学的年代已经到来，成千上百的化学家以计算机代替实验室，来获得众多的化学信息。唯一的障碍是你必须偿付机时费。”阿基米德曾说过：“给我一个支点，我就能够翘起地球。”，但是分子模拟告诉我们:“Givemeanenoughpowerfulcomputer

3、,Icansimulatethewholeworld”。从1980年开始，每年在EngineeringVillage中关于“MolecularSimulation”的文章数目由37篇递增到最高5209篇。与分子模拟有关的论文，美国发表的篇数最多，高达16351篇，其次是日本，中国名列第三。　　分子模拟作为一种计算机模拟技术，主要可以进行解释工作和预测工作。前者为实验奠定理论基础，通过模拟解释实验现象、建立理论模型、探讨过程机理等，后者为实验过程提供可能性和可行性研究，进行方案辅助设计、材料性能预测、过程优化筛选等。不同的分子模拟方法可以得到不同的信息。量子力学模拟方法可以计算

4、得到分子的大多数性质，如结构、构象、偶极矩、电离能、电子亲和力、电子密度、过渡态和反应途径等；分子力学可以计算分子体系的稳定构象、热力学特性、振动光谱等；能量最小化可以探索相空间的改良而更加精确，分子模拟已成为如今化学各个领域中不可缺少的工具。　　分子模拟的主要方法　　分子模拟的主要模拟方法有量子力学模拟和经典力学模拟，量子力学模拟主要根据从头算方法、半经验方法、DFT方法，而经典力学模拟的方法主要依据分子力学、分子动力学、蒙地卡罗模拟、布朗动力学。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为

5、了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　量子力学是利用波函数来研究微观粒子的运动规律的一个物理学分支学科，它以分子中电子的非定域化为基础，一切电子的行为以其波函数表示。根据海森伯的测不准原理(uncertainlyprinciple)，量子力学可计算区间内电子出现的概率，其概率正比于波函数绝对值的平方，而欲得到电子的波函数，则需解薛定谔方程式,即：　　此式中，为薛定谔算子、为电子的波函数、E为能量。但是，分子中含有许多电子，要解此方程并非易事。今日，许多科学家们一方面致力于改进量子计算的方法及增进其精准

6、度，如1999年诺贝尔物理学奖所颁给的密度泛函数理论,即为非常精确的量子计算方法；另一方面，科学家们积极研究提升计算机的计算速度，以期计算较多电子的分子系统。　　通过量子力学，我们可以研究离子、原子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质，它与相对论一起构成了现代物理学的理论基础，也正是量子力学的出现，许多现象才得以真正被解释，新的、无法被直觉想象出来的现象被预言，而且基本上所有的物理间的基本相互作用都可以在量子力学的框架内描写。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战

7、略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　随着量子力学理论的逐步完善、经验力场的不断开发和更快更准确的算法以及计算机的普及和计算速度、计算量的不断提升，半个世纪以来，分子模拟的理论和方法得到了快速的发展，在化学化工、材料科学、医药科学、生命科学等诸多领域发挥着越来越重要的作用，并形成了一门专门的学科——分子模拟。今天，国内外的绝大多数的优秀科研机构和高等院校都已或正在涉足分子模拟领域，每年在世界范围内发表的相关研究论文数以万计，并且呈不断上升趋势