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《分子动力学模拟知识点复习总结》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、分子动力学模拟:对于原子核和电子组成的多休体系，求解运动方程（哈密顿，牛顿,拉格朗日）,用经典和量子化方法求解粒子的运动状态。MC方法：系综（抽样）平均法分子动力学：时间平均一优点：遇到的不利影响因素回避掉,从而达到实验研究难以实现的控制条件。核心算法：粒子的运动状态就必须把运动方程离散化，离散化的方法有经典Verlet算法、蛙跳算法（Leap-frog）、速度Veriet算法、Gear预估-校正法等。缺点：元胞休积和形状不变，不含有自由电子，对金厲休系计算不理想。注意：一般而言，MD模拟时间足够长，初始条件不会影响计算结果，但是
2、会加大构型平衡的计算时间。二步骤：1.选取所要研究的系统并建立适当的模拟模型。2.设定区域的边界条件，选取粒子间相互作用势模型；要注意观察PBC边界条件的使用，以及计算格子和建模的晶格子之间的关系。体系是单胞沿不同方向重复叠合而组成。但模拟时只保留基本单元，由平移对称矩阵计算得到其他原子的空间坐标。最小近邻的截断半径。3.设定系统所有粒子的初始位置和初始速度；4.计算粒子间相互作用力和势能，以及各个粒子的位置和速度；最好与实际横型相符，以减少达到平衡的时间。势场参数调整，最小近邻的截断半径。对势：LJ势（情性气休，过渡金廣，柔韧材
3、料）,Born-lande势（离子晶休）,Morse势，Johnson势（金属）发展到三体势，缺点是导致Cauchy关系，即不能描述晶休的弹性性质。多休势：80年代以后，EAM势等（晶休对势+核嵌入电子云嵌入能），多用1.待休系达到平衡后，构型积分获得休系的宏观性质。选取合适的系综，控制温度和压力的变化。控温方法："丹鴛心(3N-Nc)K3T2N是原子数,Nc是约束数，Kb是Boltzmann常数,w是原子i的速度,这种方法的臺本思、想是：如果t时刻的温度是T（t）・速度乘以因子入肩,温度的变化为AT二（入2J）T（t）・只中，入
4、=戸而5,T为所控制体系的温度.（2）Berendsentfi温槽方法：这种控温方法假设所模拟的体系打•个恒温怡连戟-起，则两斤之间就可以通过热交换而使模拟体系达到恒温的目的，方法如卜，定义一个参数入：A=Jl+Zk（T—7；）/「式中T农征系统吋恒温橫之间的热交换速率，At为MD的时间步长，那么通过Vn*=M°id校正即可保持体系的温度任T°附近農动.而参数t（通常取为0.l~0.4ps）则可用干控制这个震动幅度。（3）Nose-Hoover方法：这种方法是通过改变模拟体系的Hamiltonian來实现控温的，因而仃更强的物理意
5、义，英基本思想就是在Hamiltonian加入一个假想的顶来代表一个恒温源,具体做法如F：H=Zm^/2+V（r）+Q<2/2+gKTlnS.式中,S和《分别是假想项的坐标和动呈。这样体系的微分方程就变为：vpdn/dr,ai=（dV/dr+iniviO/ini,=①皿刈一oKbQ/Q。式中，g为体系的门由度，Q为ut一个可调参量，衣征着假想项的质屋，T为温度。（1）Berendsen方法：这种控压方法的基本思路与基本控制方程均与他的拧温方法类似，如下：m=[1+At(P-P0)yA]1/3^式中y是一个可调参数，P。为所控制的压
6、力。然后，在每一次的MD迭代小，粒子坐标x・y,z均用》相乘，得到新的朋标，即町实现对压力P的控制。该方法的缺点是町能导致在很长的模拟时间步长内，保持看起伏。(2)Pairinello-Rahaman方法：这种方法足通过改变体系的Lagrangian来实现的，新的Lagrangian定义如下:L=Sm(s(G/i/2-S(=1Zj>i^(ry)+WTrlih/2-pCl.其/i=Ub,c｝是模拟单胞的基矢,G=h'h，原子坐标耳为n=hs.V为原子之间的相互作用势.Q为单胞体枳，Tr表示矩阵的迹.W是一个可调参磺。这种方法的有点是
7、模拟单胞不仅大小可变，形状也可变。三・流程发展1.开发通用性强，功能强的势能模型2.多层次的研究：量子计算+分子模拟+介观模拟CPMD3.休系分割：不同部分使用不同算法分子动力学模拟分析工具:1.相空间变化(核心)径向分布函数径向分布函数可以山下式來定义：g(r)=^n(r)/4irr2Ar＜式屮，n(r)表示距离原点r到「之间的平均粒子数，V是模槪的体枳。RDF表示的物理含义是：再空间位置「点周国的体积元中单位体积内发现另一个粒子的几率。由此看出，RDF丧征着结构的无序化程度。2.扩散系数：实验很难MD模拟采用TINKERV5.
8、0程序包，OPLS・AA全原子力场。模拟体系包含300个分子。分子间的作用势采用Leimard-Jones^,体系中的长程作用力采用Ewald加和的形式。在模拟过程中旳采用周期性边界条件、Beemau算法求解运动方程0温控方式分别采H]Aiidei
