分子模拟教程.ppt

计算机分子模拟(Molecular Simulation) 计算机分子模拟的部分应用领域: ??生物、制药: 生物、制药: 大分子性质、药物设计大分子性质、药物设计??力学、物理学: 力学、物理学: 应力与裂纹扩展、团簇研究应力与裂纹扩展、团簇研究??化学、化工化学、化工: : 溶液理论、吸附、界面化学溶液理论、吸附、界面化学??微电子、微机械: 微电子、微机械: 半导体工艺、微加工、半导体工艺、微加工、超薄膜润滑: 超薄膜润滑: ??地质、矿产: 地质、矿产: 地核动力学、熔融盐结构地核动力学、熔融盐结构及其性质及其性质掌握分子模拟方法的必备知识: 编程技能编程技能 (Fortran or C/C++) (Fortran or C/C++) 统计物理学(统计力学) 统计物理学(统计力学) : : 统计物理学基础; 统计物理学基础; 系综原理; 系综原理; 非平衡统计力学基础; 非平衡统计力学基础; 涨落理论涨落理论分子热力学分子热力学: : 分子间相互作用理论; 分子间相互作用理论; 分布函数理论分布函数理论气体分子运动论气体分子运动论其它其它主要的学****参考书籍: 1. Computer Simulation of Liquids. 1. Computer Simulation of Liquids. --- M. P. Allen and . Tildesley, Oxford University --- M. P. Allen and . Tildesley, Oxford University (1987) (1987) 2. The Art of Molecular Dynamics Simulation. 2. The Art of Molecular Dynamics Simulation. --- D. C. Rapaport, Cambridge University (1995) --- D. C. Rapaport, Cambridge University (1995) 3. Understanding Molecular Simulation: From Algorithms 3. Understanding Molecular Simulation: From Algorithms to Applications. to Applications. ---- D. Frenkel and B. Smit, Academic (1996) ---- D. Frenkel and B. Smit, Academic (1996) 2. 什么是计算机分子模拟方法? 分子模拟的定义: 从统计力学基本原理出发,将一定数量的分子输入计算机内进行分子微观结构的测定和宏观性质的计算。按照获得微观态的方法不同,分子模拟分为: 蒙特卡罗方法 (Monte Carlo, MC) 分子动力学方法 (Molecular Dynamics, MD) (3) 混合方法 (hybrid method , HM) 计算机分子模拟的发展历史: 1. ( 蒙特卡罗方法( MC MC ) ) 1953 1953 Metropolis, Ulam, Rosenbluth and Tell Metropolis, Ulam, Rosenbluth and Tell Los Alamos National Lab Los Alamos National Lab Monte Carlo simulation of hard sphere. Monte Carlo simulation of hard sphere. 2. ( 分子动力学方法( MD MD ) ) 1957 1957 Alder and Wainwrigth Alder and Wainwrigth Livermore Lab Livermore Lab Molecular dynamics simulation of hard spheres. 计算机分子模拟的发展历史(续) 从上个世纪九十年代初期以来,计算机模拟技术得到了飞速发展,主要基于三个方面的发展: 分子力场的发展(基石) ( Amber , OPLS 、 Compass ) 原子间的键长、键角、分子间的内聚能等模拟算法(途径) 计算机硬件(工具) HPCx 计算机分子模拟的特点: 1. 2. 3. 、筛选实验检验理论、筛选实验 4.