10.分子动力学（MolecularDynamicsMD.pdf

分子建模与模拟导论 王延颋 2012 年12 月12 日 10. 分子动力学 （Molecular Dynamics，MD ）算法 分子动力学算法通过计算每个质点上所受的合力并求解多体牛顿方程来模拟多体体系 的运动过程。通过第一性计算得到质点间作用力的方法目前只可以模拟到皮秒量级。实际应 用中主要还是把粒子看作经典粒子，从而模拟时间可以达到纳秒至微秒量级。 10.1. 基本的MD 算法 10.1.1. 算法流程 d 力可以从作用势得到：f r  V r ，注意r 是在周期边界条件（PBC ）作用之后。     dr 10.1.2. 牛顿运动方程的数值积分 不用考虑计算耗费的时间，关键是精度和长时间稳定性。以下是几种常用的运动方程积 分方法。 a ）Verlet 算法：一类通用算法的基础。 1 泰勒展开 f t 3   2 t 4 r t t r t v t t  t  r O t       2m 3!   f t 3   2 t 4 r t t r t v t t  t  r O t       2m 3!   (10.1) f t   2 4  r t t r t t 2r t  t O t         m f t   2 2  r t t  2r t r t t  t 2r t r t t at          