分子动力学模拟知识点总结

分子动力学模拟：

对于原子核和电子组成的多体体系，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,从而达到实验研宄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：元胞体积和形状不变，不含有自由电子，对金属体系计算不理想。

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；最好与实际模

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（惰性气体，过渡金属，柔韧材料），Born-lande势（离子晶体），Morse势，Johnson势（金属）发展到三体势，缺点是导致Cauchy关系，即不能描述晶体的弹性性质。

多体势：80年代以后，EAM势等（晶体对势+核嵌入电子云嵌入能），多用于金属。

5.待体系达到平衡后，构型积分获得体系的宏观性质。选取合适的系综，控制

温度和压力的变化。

控温方法：

三．流程图

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四发展

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CPMD

3.体系分割：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

2.扩散系数：实验很难

3.分子结晶态，构象（二级结构）研究

4.能量，熵，晗变化

5.静电势的分布

6.相变机制结晶，玻璃化转变

7.输运性质

发展史