MD模擬的應(yīng)用與意義
MD模擬是一種研究分子體系結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的重要方法,已被廣泛用于化學(xué)化 工、生物醫(yī)藥、材料科學(xué)與工程、物理等學(xué)科領(lǐng)域。MD模擬最直接的研究結(jié)果 是分子體系的結(jié)構(gòu)特征,包括溶液中的配位結(jié)構(gòu),生物和合成高分子的構(gòu)型與形 貌,生物和合成高分子與溶劑分子或其他小分子配體之間的相互作用,分子在固 體表面的吸附與分布,分子在重力場(chǎng)、電磁場(chǎng)等外場(chǎng)中的取向與分布等。
除了分子體系的結(jié)構(gòu)特征,MD模擬方法還可以研究分子體系的各種熱力學(xué) 性質(zhì),包括體系的動(dòng)能、勢(shì)能、焙、吉布斯自由能和亥姆霍茲自由能、熱容等。 通過(guò)MD模擬,還可以得到與體系的狀態(tài)方程有關(guān)的密度、壓強(qiáng)、體積、溫度 等之間的關(guān)系。根據(jù)體系的能量和自由能,還可以直接或間接地研究體系的相變 與相平衡性質(zhì)等。
此外,利用MD模擬可以研究分子體系的速度自相關(guān)函數(shù)、速度互相關(guān)函 數(shù)、均方位移等性質(zhì),并由此計(jì)算體系的自擴(kuò)散系數(shù)、互擴(kuò)散系數(shù)、黏度系數(shù)等 各種遷移性質(zhì)。利用非平衡MD模擬,還可以研究各種熱力學(xué)流與熱力學(xué)力之 間的關(guān)系,得到Onsager意義上的唯象系數(shù)。
最后,利用反應(yīng)性分子力場(chǎng)MD模擬或AIMD模擬,還能得到化學(xué)鍵的斷 裂和生成等與化學(xué)反應(yīng)有關(guān)的性質(zhì)。
