分子动力学完整版本.pptVIP

经典分子动力学模拟综述ClassicalMoleculardynamicssimulation课程安排分子动力学概述经典分子动力学将原子视为经典粒子，通过求解各粒子的运动方程得到不同时刻粒子的空间位置、运动状态，从而统计出材料的宏观行为特性。理论基础：《统计物理》分子动力学概述分子动力学概述分子动力学概述-MD分子动力学概述-MD分子动力学概述-统计力学分子动力学概述-统计力学分子动力学概述-统计力学分子动力学概述-统计力学分子动力学概述-统计力学分子动力学概述-统计力学分子动力学概述-统计力学分子动力学概述-统计力学分子动力学概述-统计力学分子动力学概述-统计力学分子动力学概述分子动力学概述-流程初始化粒子的空间位置、初始速度分子动力学概述原子的空间排布原子的空间排布原子的空间排布原子的空间排布原子的空间排布原子的空间排布简立方（SimpleCubic，SC）原子的空间排布原子的空间排布面心立方FaceCenteredCubic,FCC原子的空间排布金刚石结构diamondstructure(lattice)原子的空间排布原子的空间排布原子的空间排布原子的空间排布速度的初始化Boltzmann能量均分定理

速度的初始化速度的初始化速度的初始化程序中的实现－initVel()速度的初始化速度的初始化速度的初始化速度的初始化已完成计算粒子受力在保守力场中，保守力等于势能函数的梯度

势函数的一般形式常用的势函数Lennard-Jones(LJ)势－Argon、Krypton常用的势函数Stillinger-Weber(SW)作用势

SW作用势为两体－三体作用势，一般用于描述Si、Ge等原子间的作用力

其余

Tersoff势、Morse势、硬球势、软球势、etal.无量纲化势能截断半径计算粒子受力是最耗时的；当原子间距离比较大时，

原子间作用力急剧减小邻居列表在每次计算粒子间受力前，必须判断这两个粒子之间的距离是否在截断半径之内；邻居列表对于每个粒子，都用一个数组记录同它之间的距离小于rn的其他粒子编号；当粒子间最大的相对移动距离大于rn-rc时，更新列表；邻居列表邻居列表将空间分成方格；记录每个方格内的粒子编号；邻居列表Verlet-List：在粒子数比较多时（1000）需要大量的存储空间；Cell-List：每个粒子的邻居比较多；实际上，目前很多的MD模拟都采用Verlet-List方法；我们所有的程序都采用Verlet-List方法。周期性边界条件作用：用有限的模拟区间（几十个纳米）得到具有宏观尺寸的结构、材料的特性；方法：假设无限空间是所模拟的有限空间的无限重复。条件：粒子i不能同时和粒子j及粒子j的镜像作用，L2rc周期性边界条件体态（bulk），X、Y、Z三个方向施加PBC薄膜（thinfilm），Y、Z纳米线（nanowire）无已完成初始化粒子的空间位置、初始速度积分算法目的：系统随时间演进思路：积分算法要求

积分算法TheBasicVerletAlgorithm积分算法TheVerletLeapfrogAlgorithm积分算法TheVelocityVerletAlgorithm积分算法Predictor-correctoralgorithm已完成初始化粒子的空间位置、初始速度导热系数的MD模拟导热系数的MD模拟NEMD导热系数的MD模拟各向异性NEMDinhomogeneousNEMD导热系数的MD模拟各向异性NEMDinhomogeneousNEMD导热系数的MD模拟各向同性NEMDhomogeneousNEMD导热系数的MD模拟－总结导热系数的MD算法很多，以上只是其中常见的一些；

各种算法都有自己的适用范围，如外加热流法比较适合做纳米碳管的MD模拟，而不适用于Si体态导热系数的MD模拟；MD模拟－总结MD模拟－总结程序编制技巧程序编制技巧指数运算比较耗时，应避免；

rsq=rx**2+ry**2+rz**2;

rsq=rx*rx+ry*ry+rz*rz;MD参考文献MPAllen,DJTildesley.ComputerSimulationofLiquids.CalrendonPress,Oxford.1987(荷)FrenkelSmit著.分子模拟－从算法到应用.北京-化学工业出版社，2002