分子建模与模拟导论

分子建模与模拟导论,课程作业与考核,课程主页：,预修课程：1）四大力学；2）Linux/Unix操作系统环境及命令；3）C/C+编程语言；4）数值计算基本知识。课本：1）FrankJensen“IntroductiontoComputationalChemistry”(1stEd.)JohnWiley&SonsLtd.1999.2）DaanFrenkelandBerendSmit“UnderstandingMolecularSimulationFromAlgorithmstoApplications”(2ndEd.)AcademicPress,2002.参考书目：1)MPAllenandD.J.Tildesley“ComputerSimulationofLiquids”OxfordSciencePublications,1987.2)DavidChandler“IntroductiontoModernStatisticalMechanics”OxfordUniversityPress,1987.3)SyedMansoorSarwar,RobertKoretsky,SyedAqeelSarwar“UnixTheTextBook”(2ndEd.)PearsonEducation,2005.,课程大纲,I第一性计算1电子结构方法2密度泛函理论3应用举例II分子建模1通用分子建模方法2Lennard-Jones势3金属体系力场4化学体系力场5粗粒化方法,III分子模拟方法1系综与边界条件2蒙特卡罗方法3分子动力学方法4高级技术5数据分析方法IV优化技术1寻找局部最小值2寻找全局最小值3寻找反应路径,研究对象,实际材料分子体系及其抽象模型,I.1.第一性计算电子结构方法,解多体薛定谔方程：H(r)=E(r)方程中包含所有原子核和电子的哈密顿量和波函数,原子间相互作用由主要由电子决定计算系统最低能量构型，原子光谱等计算化学反应势垒，速率等Gaussian软件包,One-unitKapton,电子结构方法举例最小能量态,I.2.第一性计算密度泛函理论,解多体薛定谔方程：H(r)=E(r)用电子密度代替电子坐标，从而大大减少计算自由度,适于进行较大体系的计算VASP软件包,密度泛函方法举例纳米金的晶体结构,A.S.Barnard,X.M.Lin,L.A.CurtissJ.Phys.Chem.B109,24465(2005).,II.分子建模,以原子为质点，原子间作用为经验势通用方法：给定原子间作用力函数形式，从实验数据或第一性计算数据拟合参数Lennard-Jones势：惰性气体,氩原子之间的相互作用，wikipedia,金属体系力场：多体作用化学体系力场：成键作用，静电作用和范德华力作用,粗粒化：多个原子组合成一个粗粒化点,Y.Wang,G.A.Vothtobesubmitted.,EmpiricalforcefieldsaredeterminedbyfittingexperimentalresultsordatafromfirstprinciplescalculationsQualityofempiricalforcefieldshasbiginfluenceonsimulationresultsCapableofsimulatinguptomillionsofatoms(parallelcomputing),SolvingNewtonsEquationsofMotion.,III.1.分子动力学模拟,III.2.蒙特卡罗模拟,/intro_simulation/node25.html,只计算势能，不用计算力基于Boltzmann分布，只能模拟平衡态体系模拟步长可以很大,IV.1.优化技术寻找最小值,总能运用标准方法找到局部最小值寻找全局最小值具有很大的挑战性,http:/www.cryst.bbk.ac.uk/PPS2/projects/day