纳米尺度理论与计算-粗粒化分子动力学模拟.pdfVIP

纳米尺度理论与计算 Coarse Grained Molecular Dynamics simulation 内容摘要 一、分子动力学简介及基本原理 二、粗粒化的原理 三、耗散粒子动力学 四、模拟实例 National Center for Nanoscience and Technology 一、分子动力学简介及基本原理 分子动力学简介 MMolecularolecular DDynamicsynamics (MD)(MD) ––AA computercomputer techniquetechnique wherewhere atomsatoms oror moleculesmolecules areare approximatedapproximated byby physicsphysics andand allowedallowed toto interactinteract overover aa periodperiod ofof timetime givinggiving aa viewview ofof motionmotion Classical (Molecular Dynamics) Quantum MD MD non-bond and bond interaction electron density F=ma Schrödinger equation 粗粒化分子模拟粗粒化分子模拟 chemical reactions and transition molecular motions 基于经典分子动基于经典分子动 states 力学力学 less computation demanding high computational power demanding unlimited atom number atom number limit approximation reality National Center for Nanoscience and Technology 一、分子动力学简介及基本原理 分子动力学简介 分子动力学的基本原理：利用分子动力学的基本原理：利用牛顿力学基本原理牛顿力学基本原理 ，，通过求解运动方程得到所有通过求解运动方程得到所有 原子的运动轨迹原子的运动轨迹 ，，进而基于轨迹信息计算所需的各类性质进而基于轨迹信息计算所需的各类性质。。 优点：  不考虑电子的结构和运动，能够快速模拟较大体系（以万个原子为级别）的 结构和性质且精度比较高 缺点：  精度低于量化计算  不能研究与电子转移相关的性质，如电学，光学，磁学性质等  模拟结果对力场有依赖性 分子动力学的应用  领域：物理、化学、生物、材料等  分子动力学能实时将分子的动态行为显示到计算机屏幕上，便于直观了解体系 在一定条件下的演变过程  分子动力学含温度与时间，可用于研究材料的玻璃化转变温度、热熔、晶体的 结晶过程、物质的输送过程、膨胀过程、动态弛豫以及体系在外场作用下的变 化等过程 National Center for Nanoscience and Technology 一、分子动力学简介及基本原理 经典分子动力学原理  Represents a molecule mechanically using a “force field”  For