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分子力学和分子动力学方法基础

分子力学和分子动力学方法基础

分子力学和分子动力学方法基础

1. 分子力学和分子动力学计算的意义

虽然通过量子化学计算原则上可以得到分子的优化构型与构象、化学与物理性质，但是正如上节所述，

目前的计算能力使得在较大分子的应用上受到限制，巨大的计算工作量依然是很难逾越的障碍。但是，如果

原子间的相互作用可以用一个充分可靠的势场来描述，我们就能用经典的方法计算出基于原子水平相互作用

的复杂体系的宏观性质信息。这些宏观性质既涉及到静态的所有热力学两的平衡特征，亦涉及动力学特征，

如非平衡系统中的各种可测输运系数。

实际上，从化学的观点来看，分子是由两类粒子组成的，即可以忽略大小和内部结构的原子核以及围绕

在原子核周围的电子。运用绝热近似，即Born-Oppenheimer近似把电子与原子核的运动区分开来（支配原子

运动的势能可以从分子能量中分离出来）。这样，认为分子是由一系列原子或原子团抽象成的质点组成，把

一个复杂的分子用在有效势场中运动的质点群体系来描述。

分子力学和分子动力学运用经典质点力学的方法关注原子核的运动，原子在分子势场中相互联系、相互

制约。势场还常常被进一步简化为保守场。保守力与原子运动的路线与速度无关，仅由原子的相对位置决定

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