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维特的日记

木虫 (小有名气)

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[交流] 分子模拟编程时周期性边界条件处理问题

本人最近想自己编写一些简单的程序来跑分子动力学过程，加深对理论知识的学习。考虑周期性边界条件时计算力，如果两个原子之间距离大于盒子的1/2了，则需要变成计算与镜像里原子的距离了，也就是原子之间的距离要减去1/2的盒子长度，这是为啥？如果不这样做，有啥问题呢？
下面这段介绍周期性边界里原子之间的cutoff不能超过盒子最短边的一半，这是为啥？还有后面说的如果两个原子之间的距离如果接近盒子长度，却存在关系，将会出现所谓的spurious effects。这是啥意思呢？他举了个例子。
Although not an issue in this particular case, the use of periodic boundaries limits the interaction range to no more than half the smallest region dimension – in practice the range is generally much less. Long-range forces require entirely different approaches that will be described in Chapter 13. Problems can also arise if there are strong correlations between atoms separated by distances approaching the region size, because periodic wraparound can then lead to spurious effects. One example is the vibration of an atom producing what are essentially sound waves; the disturbance, if not sufficiently attenuated, can propagate around the system and eventually return to affect the atom itself.

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1楼 2015-12-28 20:26:03

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chuntao118

新虫 (著名写手)

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小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖

建议你按照周期边界的要求在纸上画出周期边界，然后把你说的粒子选择两个标出，同时在周期盒子中也标出相同的粒子，然后观察一下就知道为什么了？还有在这里面你的阶段半径是小于L/2的，所以当两个粒子的距离大于L/2时，粒子所受到的作用力是有镜像粒子所提供的，自己编程的话MD建议读一一下《the art of molecur dynamic>这本书。若是MC的话就看一下《Understanding Molecular Simulation From Algorithms to Applications》.会很有帮助的。