什么是分子動力學模擬？

專業(yè)解釋：從統(tǒng)計力學角度來看，體系的宏觀性質是由大量粒子的綜合行為所決定。分子動力學模擬解決的根本問題是描述相互作用的粒子在一定時間與空間中的演化規(guī)律。其本質是通過求解多體系統(tǒng)內所有粒子所遵循的經(jīng)典動力學運動方程，得出這些粒子在每個時刻的坐標和動能(即由坐標和動量組成的相空間中的軌跡，然后利用統(tǒng)計方法獲取能夠直接反映多體系統(tǒng)宏觀性質的靜態(tài)和動態(tài)特性。實現(xiàn)上述目標的關鍵在于建立多體系統(tǒng)的數(shù)值模型 (即多粒子運動方程組) 并對其進行數(shù)值求解。上述數(shù)值模型中的每個粒子都服從經(jīng)典牛頓力學，其內稟動力學可用拉格朗日量或哈密頓量描述，也可直接用牛頓運動方程來描述。

拆開字面意思去理解啊

胡說八道：

分子動力學指的是經(jīng)典的分子動力學，分子動力學字面翻譯為分子如何運動和怎樣運動的一種學術，目的呢就是為了通過分析微觀分子運動的軌跡，這個得到的軌跡是一種概率行為哦，不是說你每次跑，他都是一樣的哦，分析這些概率性軌跡，然后去得到分子間相互作用引發(fā)的物質熱力學性質和動力學性質的探究，從而延展出分析我們實驗中宏觀的現(xiàn)象。

分子會因為受到分子間相互作用力，進行移動，因為一開始設置的速度，讓其可以實現(xiàn)正常的移動，由于設置的速度是采用玻爾茲曼分布進行隨機分配速度，所以分子運動的速度都是一個概率，所以后續(xù)的運動也會是一個概率行為，它們每次的運動都會是一個概率，所以后續(xù)才可以通過統(tǒng)計學的方法進行統(tǒng)計，其次就是分子動力學模擬會隨著模擬的時間把可能出現(xiàn)的概率全部進行遍歷，所以大家一定要記住分子動力學模擬是遍歷性的概率行為。

所以這個時候一定要考慮你的分子數(shù)目是否足夠，少了可能很多的你想要的概率行為就肯定不可能出現(xiàn)。

它的基本原理是啥

總體而言，分子動力學模擬方法是基于求解牛頓運動方程來確定粒子運動狀態(tài)。若已知系統(tǒng)中每個粒子的初始位置、速度及其質量和受力，就可以通過分子動力學模擬獲得整個運行過程中粒子的坐標和速度 (即運動軌跡)，并得到任意時刻該系統(tǒng)的狀態(tài)。

分子動力學模擬存在兩個基本限制條件:

1.有限觀測時間

2.有限系統(tǒng)大小

觀測時間有限是因為不可能進行無限長時間的計算機模擬。由統(tǒng)計力學可知，計算物理系統(tǒng)中的宏難物理量是系統(tǒng)狀態(tài)的函數(shù)，是系綜的平均，而計算機模擬得到的量不是系綜平均。

這類模擬中的物理量是沿著相空間的軌跡來計算，而軌跡只限于有限長度，因此計算所得的是時間的平均。為了使有限用空間軌跡長度下的時聞平均近假于系綜平均，或者說允許把系綜平均換成時間平均。

分子動力學模擬基本原理：給分子一個速度一個力，讓分子受到分子間相互作用力動起來，跑起來，然后再給他一個環(huán)境，包含溫度和壓力，最后告訴分子應該根據(jù)哪個方程進行跑動，當分子跑到一個穩(wěn)定的狀態(tài)后，我們把記錄下來的軌跡進行統(tǒng)計分析。

計算流程是怎么樣的

盡管分子動力學的基本思想較為簡單，但在實際模擬過程中卻會遇到如初始條件設定、邊界條件處理、模擬方案選擇、勢函數(shù)以及數(shù)值積分方法選擇等各方面的挑戰(zhàn)。首先需建立計算模型并設定初始坐標和初始速度，選定合適的時間步長、邊界條件、物理環(huán)境條件、原子間相互作用勢函數(shù)以及算法等參數(shù)，然后進行模擬計算，并最終對所得數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計處理。

在此條件下，可求解多粒子體系的運動方程，并開始進行分子動力學模擬。為了使系統(tǒng)達到平衡，模擬中需要一個趨衡過程，使得系統(tǒng)近似達到平衡。經(jīng)過較長時間演化后，認為系統(tǒng)實現(xiàn)了接近于熱平衡狀態(tài)下的分布。此時若對各時刻粒子位置坐標和速度進行續(xù)則可得到相關的熱力學性質 (如熱力學內能等) 以及動力學性質 (如擴散系數(shù)等)。

這個地方注意一下哦，如果你是分析平衡后的結構，就需要讓先他跑穩(wěn)定了，然后再進行采樣模擬哦，如果你都不想分析平衡的結果，這個玩意就不用那么在意了