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分子动力学仿真简介汇报：宋继光2010年4月分子动力学的起源世界上第1例计算机仿真是由Metropolis，Rosenbluth，Teller于1953年在LosAlamos美国国家实验室进行的关于液体的仿真。此后计算机仿真取得了飞速发展。01分子动力学仿真的意义03信息的一般化02可提供大量的精确数据04预测事物发展的趋势细观：10-50μm原子：0.1-5nm宏观：1mm-1cm微观：20-1000nm发展高强度，耐磨，耐热材料。认识规律，指导生产分子动力学仿真的应用领域医药生物新能源机械材料化学分子动力学仿真的基本原理系统模型的建立质点的运动方程分子间的相互势能系统模型的建立选择一个由N个粒子组成的分子动力学元胞，加上边界条件构成分子动力学一般模型。研究问题不同，边界条件不同，通常根据具体的研究问题，选取的边界条件有周期性边界条件，固定边界条件，混合边界条件（周期性边界条件加固定边界条件）。质点的运动方程原子间的相互作用力可通过势函数对原子间距离rij求导得出，公式如下：01Fi=ΣFij(i≠j)03作用在第i原子上的总原子力等于其周围所有其它原子对该原子作用力之合力，即：02图1笛卡儿坐标系中的径矢ri，rj及i，j质点间的连接矢量rij04分子间的相互势能图2势能函数与力随原子间距的变化分子动力学软件软件名称操作系统应用范围DL_PolyNNIX做界面体系LAMMPSLINUX做材料体系GROMACS无限制做蛋白体系AMBERNNIX做生物体系MaterialsExploer无限制化学和材料体系表1分子动力学软件对比MaterialsExplorer软件简介1MaterialsExplorer（下简称ME）是由日本FUJITSU公司开发的一种高效的商业化的多用途分子动力学（MD）软件包，适用于Windows操作系统的个人计算机和Linux系统的集群式计算机。ME软件功能非常强大，可以用来研究有机物、高聚物、生物大分子、金属、陶瓷材料、半导体等晶体、非晶体、溶液、流体、液体和气体的相变、膨胀、压缩系数、抗张强度、缺陷等。2基本用户导向模块ME的基本用户导向模块，提供建模、结果分析等用户工具界面。作为ME的基本模块，它整合各种计算引擎和物性预测模块，进行统一界面下统一管理。用户可以基于研究目的随意整合各个模块，提高工作效率。图3ME基本界面12建模ME具有较强的建模功能。ME可以使用户在操作界面当中进行晶体结构的建立、编辑等工作。根据建模需要，可以建立缺陷、原子置换、原子插入等编辑，并可方便的建立、修改超晶胞、表面和界面等。图4ME固体建模实例建立液体和气体模型图5SolutionModeler建立的空气模型图6KCl中K离子置换成Na离子用户可利用该工具对已经建好的模型内部的原子进行置换。原子置换工具超晶胞的建立图7晶体的堆叠建立利用对单晶胞的复制来创建指定大小的超晶胞。晶体生长与吸附图8晶体生长和吸附MolecularGenerator进行原子沉积，用于晶体生长和薄膜吸附的模拟。同时借助晶胞旋转控制晶体的生长方向。模拟计算A模拟条件B选定力场模拟条件图9模拟条件确定界面