分子动力学模拟的意义

分子动力学模拟是一种基于牛顿力学原理的计算方法,用于研究分子和材料的运动和相互作用。它可以模拟分子的运动轨迹、能量变化、结构演化等,为材料科学、化学、生物学等领域的研究提供了重要的工具和方法。 分子动力学模拟的意义在于它可以帮助我们深入了解分子和材料的性质和行为。通过模拟分子的运动和相互作用,我们可以研究分子的结构、稳定性、反应性等,进而预测材料的性质和行为。

分子动力学模拟对原子核和电子构成的多体系统，求解运动方程，是一种能够解决大量原子组成的系统动力学问题的计算方法，不仅可以直接模拟物质的宏观演变特性，得出与试验结果相符合或相近的计算结果，还可以提供微观结构、粒子运动以及它们和宏观性质关系的明确图像，从而为新的理论和概念的发展提供有力的技术支撑。

分子动力学的对象是一个粒子系统，系统中的原子间的相互作用用势函数来描述，因此，正确选择势函数的类型及其参数，对于模拟的结果优劣具有重要作用。势能函数在大多数情况将描述分子的几何形变最大程度地简化为仅仅使用简谐项和三角函数来实现；而非键合原子之间的相互作用，则只采用库仑相互作用和Lennard-Jones 势相结合来描述。随着计算机处理器速度的快速增长以及大规模并行计算架构的发展，大规模并行化或专用的架构技术与可扩展分子动力学程序的结合，计算机模拟包含从化学、生物学、医学、药学到材料学等诸多领域，为探索各种体系的研究前沿领域开辟了新的途径。