分子模拟中分子动力学模拟方法总结

分子动力学模拟是依据经典的牛顿运动方程和各种力场所发展起来的计算方法，是一种用来计算一个经典多体系的平衡和传递性质的方法，同时也是目前使用最广泛的可用于计算庞大复杂体系的方法。此方法对于许多材料来说是一个很好的近似，在许多方面，分子动力学模拟与真实实验相似。自1966 年起，由于分子力学的发展，人们又系统的建立了许多适用于生化分子体系、聚合物、金属及非金属材料的力场，使得计算复杂体系的结构与一些热力学、光谱性质的能力及精准性大为提升。此方法的优点为精准高，同时可以获得系统/体系的动态与热力学统计信息，并可广泛地适用于各种系统/体系及各类特性的研究。

分子动力学模拟以特定粒子( 如原子、分子或者离子等) 为基本研究对象，将系统看作具有一定特征的粒子集合，运用经典力学方法研究微观分子的运动规律，得到体系的宏观特性和基本规律。由于分子力学所描述的是静态分子的势能，而真实分子的构象除了受势能影响外，还受到外部因素如温度、压力等条件的影响，因此分子动力学方法应当是更合实际、更符合真实状态的计算方法。

与蒙地卡罗计算方法相比较，分子动力学模拟系统中粒子的运动有正确的物理依据，并且计算技巧经过许多修改，现已日趋成熟，由于其计算能力强，能满足各类问题的需求，许多使用方便的分子动力学模拟商业软件也已问世。目前分子动力学模拟已应用于模拟原子的扩散、相变、薄膜生长、表面缺陷等过程，可得到原子结构因子、状态方程、弹性模量、热膨胀系数、热容和焓等物理量。然而，尽管分子动力学模拟具有很多优点，但是由于分子动力学模拟计算需要引用数理积分方法，因此它仅能用于研究系统在短时间内的运动，无法模拟一些运动时间长的运动问题(如由很多氨基酸组成的大分子蛋白质的折叠等)。

参考文献

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