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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 量子化学 » 在分子动力学中为什么不用考虑分子间的量子效应？
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goalry

金虫 (正式写手)

[交流] 在分子动力学中为什么不用考虑分子间的量子效应？

在分子动力学中，我们处理的体系是在埃米数量级，按说应该有量子效应出现，为什么我们在模拟的过程中就可以使用经典的Newton方程而不用考虑分子间电子的作用和他们的量子效应呢？

Newton方程就为什么能在分子级水平使用呢？
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君子以自强不息，厚德载物
1楼 2007-12-21 11:04:19
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lei0736

荣誉版主 (职业作家)

优秀版主
★ ★
spur(金币+2,VIP+0):感谢参与！欢迎常来！：）
电子相互作用一般体现在势里吧；相对来说较粗糙的势，呵呵，如EAM等应用到几十到几百个原子体系是否准确也有争议，但是不少文献处理纳米体系的结果也令人满意，一般也就是计算力学，热力学性质，而没有光，电，磁等需要电子层次信息的性质。
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2楼2007-12-21 12:56:59
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alwens

铁杆木虫 (正式写手)

老木虫
★
goalry(金币+1,VIP+0):Thanks a lot!
：），楼上说的不错，也可以使用QM/MM局部考虑这种效应。
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万里夕阳锦背高 翻身犹恨东洋小 太公怎钓？
3楼2007-12-21 13:16:26
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liboyang

金虫 (小有名气)
★ ★
spur(金币+2,VIP+0):感谢参与！欢迎常来！
分子动力学以分子力学作为理论基础（以牛顿力学为基础），方法本身忽略原子核外电子相互作用，而是把电子与原子核看作一个整体，即使考虑电子的影响也把他们归结到原子作用势当中（肯定比较粗糙），计算本身就是一个宏观的牛顿力学计算过程，所以肯定体现不出量子效应，如果要考虑它把计算模型或方法改一下，力场选择得当（compass?）或者是同楼上所说用qm/mm方法
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4楼2007-12-21 15:48:24
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quantumren

木虫 (小有名气)
★ ★
spur(金币+2,VIP+0):感谢参与！欢迎常来！
建议你看看量化，born-oppenheimer近似，电子运动和原子核运动可以成功分离，就像量化一样，直接计算电子效应，而可以把核运动忽略，md则可以把电子运动忽略，只考虑核运动
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科学比你想像的简单而美丽！
5楼2007-12-21 16:42:19
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sidney1381

铜虫 (小有名气)
★ ★
csfn(金币+2,VIP+0): 感谢交流，欢迎常来
分子动力学模拟中，使用的力场参数一般都是拟合量子计算的结果得到的，自然可以部分的描述分子间量子相互作用；但是对于具体的光、电、磁信息，力场还是太粗糙，要用QM进行描述
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6楼2007-12-22 02:18:14
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zjlhjun

金虫 (小有名气)
★
csfn(金币+1,VIP+0):平安夜，圣诞，元旦节日发主题帖或应助，额外加金币一个祝福~~
要看具体算什么物理量。具体问题具体分析。光、电、磁信息肯定需要用量化的。
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7楼2007-12-23 21:27:33
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soliton

木虫 (小有名气)
★ ★
csfn(金币+2,VIP+0):平安夜，圣诞，元旦节日发主题帖或应助，额外加金币一个祝福~~
分子动力学中可以考虑分子间的量子效应啊，很多的势函数就是基于量子计算而得到的。当你不考虑分子间的量子效应时，只是需要计算很大的体系，而计算能力不允许你考虑。目前已经有很多人在做第一性原理的分子动力学计算啦。
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8楼2007-12-24 20:43:50
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deadbook

银虫 (小有名气)
准确的说，要描述一个系统的状态，在当今科学发展的情况下，最严格的方法就是求解量子力学对应的薛定鄂方程或者在考虑相对论情况下的狄拉克方程。只要能求解出这个状态所对应的解，那么一切的问题，都可以解决。但是实际上我们应该清楚严格求解这个方程是多么困难的一件事情，比如对于100个原子也就是纳米量级的情况，hamilton已经非常的复杂，以至于求解他是一个不可能的事情。所以才会发展出很多近似的求解方法，例如基于量子力学的dft，或者基于牛顿力学的分子动力学。各个近似的方法实际上是针对不同时间和空间尺度的，当你所做的体系不是很大而且需要的性质相对比较准确的时候最好是用dft的方法去做，当你做的体系很大的时候，例如成千上百个原子的时候，那只能用分子动力学。由于分子动力学里面不考虑点子的排布情况，一般情况下是不能做光学以及磁学的性质计算，但是可以很好的描述各种相变的过程（当然你的势要足够的准确），以及所计算体系的结构。

[ Last edited by deadbook on 2007-12-24 at 21:31 ]
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9楼2007-12-24 21:29:51
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wjwzl

铜虫 (初入文坛)
分子动力学最大的特点是计算的效率高，在时间和精确度的权衡之下，再加上程序计算的效率的考虑之下，一般的程序是不考虑量子效应的。不过利用楼上的兄弟所说的QM/MM的方法精确度会提高的。
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10楼2007-12-24 21:43:36
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