分子力學 初步印象(更新中)

2022-08-19 12:09:14 字數 978 閱讀 2063

參考教材:《分子動力學的理論與實踐》陳正隆

term: molecular mechanics分子力學; molecular dynamics 分子動力學

【勢能面】單個分子或者極少的多分子的能量與結構的計算核心是勢能面(pes)。勢能面的實質是體系能量對各個自由度的高維向量/函式。勢能面上的區域性極小點表示區域性的穩定構象;鞍點表示過渡態。

【自由度】主要的自由度有分子內鍵長(鍵伸縮)、鍵角(鍵彎曲)、二面角(鍵扭曲)、離開平面距離(鍵扭曲);分子間范德華效應、靜電效應、其他非鍵效應(即原子團之間的總體效應)等,以及交叉影響的效應。

【力場】每種自由度對能量的影響以函式的形式寫出即為力場。力場的函式中有包含引數,函式包以及引數包合起來成為一種力場,如amber,mm2,mm3,cvff等。

分子動力學模擬常用的軟體:material studio、charmm等。

力場引數化的原理:將原子視為質點或實心球,利用hooke定律、coulomb定律以及taylor展開等找到能量與原子座標的關係。由於不同原子對的引數不同、同一原子不同成鍵形式不同,對應的引數都不相同,引數化的範圍有限,不可能對所有原子所有情況都可以得到引數(無窮多),不同力場針對著不同體系,例如amber適用於有機分子,uff適用於覆蓋全週期表的原子。

效率與精確度:分子力學由於引數化,計算簡單,計算速度非常快。在有些情況,分子力學模擬的結果甚至比從頭演算法結果更加精確(因為是擬合的結果,對原理的解釋比較粗糙)。但是很多情況,由於力場引數的缺失或者體系的複雜,計算結果可能偏差較大。另外,由於無法從原理上驗證實驗資料,分子力學的結果在某些研究中沒有說服力。

【蒙特卡羅方法】monte carlo method 利用隨機搜尋(以及加權隨機搜尋)尋找穩定構象的方法。

//由於我的學習重點並非分子模擬而是電子結構,現在我不會將這部分內容作為學習的重點,不會再分子模擬及分子動力學上花費太多的時間。本文的目的是讓我了解這一重要內容,並且在以後用得著分子力學及動力學模擬的時候能夠有乙個大致的印象。如果有必要,以後會接著學習。

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