李煌 鲁红权 陈钦煌 张宏伟 周叶琪 童小宝

【摘 要】阐述了分子动力学模拟的理论基本、模拟条件、模拟应用以及钻研的重点目标。介绍了MD计算的发展，并给出了分子动力学模拟中相关的运动方程和定理、有限差分算法、分子动力学模拟应用发展的主要过程。并且阐述了分子动力学模拟的初始条件、周期性边界、长程作用力以及系综等。

【关键词】分子动力学；有限差分算法；模拟条件及应用

中图分类号： TB383.1 文献标识码： A 文章编号：2095-2457（2018）05-0025-002

【Abstract】The theoretical basis， simulation conditions， simulation applications and key objectives of molecular dynamics simulation are described.In this paper， the development of MD calculation is introduced， and the motion equation and theorem， finite difference algorithm and the main development process of molecular dynamics simulation are given.The initial conditions， periodic boundary， long-range force and ensemble of molecular dynamics simulation are also discussed.

【Key words】Molecular dynamics； Finite difference algorithm； Simulation conditions and application

0 引言

分子动力模拟计算，从开始发展到现在已经有五十来年的历史。它是一种依据经典力学的计算方法，主要是依据分子的力场来计算分子的各种性质。MD计算的使用已经逐渐涉及到更多的领域，伴随着科技的进步，它们使用的方法越来越方便、图像显示清晰以及功能变得更多更强大，具有选择性，所以MD计算愈加普遍的应用于各种体系的模拟。但是，它的计算尺度太小，严重依赖于力场。

1 分子动力学的理论基本

1.1 分子动力学

分子动力学也称多质点动力学，在忽略核子的量子效应和绝热近似的条件下，它假定原子的运动和确定的轨迹联系在一起，而且这种假设是可以行的通的。而且分子动力学方法是对理论和实验的补充，它可以觀察到原子的运动轨迹和原子运动过程中的微观细节。

1.2 牛顿运动定理

分子动力计算的根本原理，就是牛顿运动定律。在分子动力学中，系统中原子一系列的位形就是对牛顿运动方程进行积分和计算所得到的结果，而且能够通过计算牛顿第二定律的微分方程来取得系统中原子的运动细节。……