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ChemiAndy

木虫 (正式写手)


★ ★ ★ ★ ★ ★
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cenwanglai(金币+5): 2011-09-15 11:18:10
cenwanglai(模拟EPI+1): 2011-09-15 11:18:27
shengxiang(金币+8): 2011-09-17 21:55:57
不同意楼上的说法。简单说,分子动力学是一种基于统计热力学的分子模拟的采样方法;任何一种模拟方法都需要计算能量,而分子力学则是计算能量的方法之一,核心思想是把分子看成是弹簧连成的小球;基于分子力学的模拟叫经典分子模拟。你还可以用量子力学计算能量去跑动力学,那叫量子分子动力学模拟。量子力学的核心思想是把分子看成是由电子云连接起来的原子核。所以量子力学又叫电子结构计算。

那你会问,采样和计算能量的区别:采样就像你要去另外一个城市,这是目的;而计算能量的不同方法好比你坐汽车或坐飞机。

为什么要采样呢?采样,Sampling,是研究材料性质,或一种变化过程的方法,它基于这样一种想法,即物质呈现的宏观性质,是由许多微观状态决定的;不同的微观状态,有不同的体积,能量,压强等性质;体系,即分子原子的集合,在不同的状态(位置)之间来回快速切换;实验测量的体积,密度等性质,其实是所有这些微观状态的平均值。只要你能模拟到许多微观状态,你就能通过求平均获得宏观的测量值,去和实验值比较。这其实是平衡态统计热力学的核心思想。此外还有非平衡态的统计热力学。核心思想都一样:采样!即尽可能找到那些最可能出现的微观状态,然后统计求平均。

怎么采?你搭了一个盒子,一个初始构象,怎么驱动原子分子在设定的外界条件比如温度,压力下访问一些可能的状态?这主要有2种方法:MD,或MC。MD,动力学,按照牛顿老人家的说法,原子分子也就是些球球,它们在力的作用下会运动,那好,我计算原子的每一步的位置,受力,加速度,位移,让它自动去跑,这叫模仿自然演进。l另外一种采样方法,MC,蒙特卡洛,是随机动力学方法,不考虑受力,原子的移动是随机的,至于移动的合理不合理,那由下一步的能量决定。能量低,肯定合理,接受;能量高,高多少?越高越不合理,那好,我根据能量高多少来决定接受的概率。由此可见,MD和MC同属于采样方法,但核心思想有较大差别。它们唯一的共同点是,需要计算每一步的能量。(分子动力学MD中计算力,而原子受力是体系能量对原子坐标的一阶导。记住这句话。)

正如上面所说,计算能量可以用分子力学,也可以用量子力学。注意,用量子力学不等于考虑了原子的量子效应。因为分子动力学本质上是依照牛顿经典力学方法,所以,所谓量子分子动力学,其模拟结果也是在经典力学极限下的模拟。“量子力学”中的“量子”,只处理电子的量子效应,与原子,分子的量子效应没有一毛钱的关系。

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3楼2011-09-15 04:50:59
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