分子動力模擬

2022-09-20 05:12:12 字數 760 閱讀 5877

分子模擬中使用基於牛頓力學的力場(force field)來描述分子內於分子間作用力。一般為以下函式形式:

其中前一項為l-j勢(短程力),是用來模擬兩個電中性的分子或原子間相互作用勢能的乙個比較簡單的數學模型。l-j勢從物理意義上講,12次冪項可認為是對應於兩體在近距離時以互相排斥為主的作用(交換互斥作用),6次冪項對應兩體在遠距離以互相吸引為主的作用(色散吸引:指分子相互靠攏時,它們的瞬時偶極矩之間產生的很弱的吸引力),而此六次方項也的確可以使用以電子-原子核的電偶極矩攝動展開得到。後一項為靜電作用項(長程力),原子電荷資訊可以使用量子化學計算在resp擬合得到,或者使用更粗略但快速的am1-bcc電荷。

通常,分子模擬軟體將l-j稱為范德華力。這與我們教科書上的說法略有不同,它只包含了色散力和排斥力部分的描述,而不包括對誘導力(誘導偶極作用)的描述。實際上在很多情況下也足矣描述分子體系了,在不存在有強的極化性質物質(如**金屬離子)存在時,誘導力的貢獻是較小的一部分(但是氫鍵也有相當一部分誘導力貢獻,因此早期一些力場才會特意考慮氫鍵項)。當然,考慮了誘導力自然會更精確,但對於分子模擬而言計算的開銷會大大增大,amoeba、amber02等可極化力場由於使用了drude振子模型,能夠考慮誘導力的貢獻。

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