分子动力学模拟知识点总结.doc

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1、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

2、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.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 CPMD3. 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

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