1、计算机分子模拟计算机分子模拟(Molecular Simulation)计算机分子模拟的部分应用领域：计算机分子模拟的部分应用领域：掌握分子模拟方法的必备知识：掌握分子模拟方法的必备知识：主要的学习参考书籍：主要的学习参考书籍：计算机分子模拟的发展历史：计算机分子模拟的发展历史：计算机计算机分子模拟分子模拟的发展历史（续）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：术得到了飞速发展，主要基于三个方面的发展：v 分子力场的发展（基石）分子力场的发展（基石）（Amber，OPLS、Compass）原子间的
2、键长、键角、分子间的内聚能等原子间的键长、键角、分子间的内聚能等v 模拟算法（途径）模拟算法（途径）v 计算机硬件（工具）计算机硬件（工具）HPCx计算机分子模拟的特点：计算机分子模拟的特点：2.MC方法简介方法简介2.1 正则系综正则系综MC(Canonical MC Simulationparticles N Volume VTemperature TInitial state rN正则系综的配分函数正则系综的配分函数 NBNdTkUNTVNQ33/)(exp!1),(r rr r/)(exp)(TkUPBNVTr rr r 典型算法典型算法(Metropolis)/exp ,1minkT
3、UPnmmove2.2 巨正则巨正则 MC simulation(GCMC)巨正则系综配分函数巨正则系综配分函数 NNNNdkTUNkTNVTV303/(exp!)/exp(),(S Ss)s)(exp!)/exp(),(3NNNBNVTsUNVTkNNsPMetropolis GCMC algorithm 各种随机移动的概率：各种随机移动的概率：/exp ,1min)(kTUnmPnmmove /)exp()1(,1min3kTUNVPnmcreate /)(exp ,1min3kTUVNPnmdelete2.3 Gibbs Ensemble MC(GEMC)GEMC 的配分函数的配分函数)
4、/(exp )!(!)(),(11111111201131121TksUdsdsNNNVVVTVVNQBNNNNNNNNNNV-V1V1 GEMC 模拟算法：模拟算法：/exp ,1min)(kTUnmPnmmove /exp)V-(V)(V)V-(V)(V ,1min)(1111N-Nm1Nm1N-Nn1Nn1kTUnmPnmchangevolume /exp1)VN-(N)V-(VN ,1min)(1111kTUnmPnmchangeparticle 各种随机移动的概率：各种随机移动的概率：总结与讨论总结与讨论3.MD方法简介方法简介 3.1 MD 的一般算法：的一般算法：dttptrAp
5、rA)(),(1),(03.2 各态遍历假说：各态遍历假说：zprAprA),(),(lim3.3 解经典牛顿运动方程的算法：解经典牛顿运动方程的算法：3.4 经典分子动力学的分类：经典分子动力学的分类：其它分子动力学其它分子动力学a-glucose residue:monomer unitB1-B4glycosidic bond3.5 MC与与MD的区别：的区别：4.1 关于模拟的一些边界条件问题：关于模拟的一些边界条件问题：变缘的分子将会蒸发掉。变缘的分子将会蒸发掉。适用于适用于：液滴、纳米粒子等；：液滴、纳米粒子等；不适用于不适用于：本体系统（本体系统（bulk systems）.（2）
6、Wall 结构和性质随粒子与墙壁的结构和性质随粒子与墙壁的距离而变化。距离而变化。适用于适用于：吸附、受限流体等；：吸附、受限流体等；不适用于不适用于：本体系统（本体系统（bulk systems）.（3）周期性边界条件：）周期性边界条件：(periodic boundary conditions，PBC)对于无限扩展的本体系统的近似对于无限扩展的本体系统的近似.；只需要跟踪中心盒子中各粒子的运动。只需要跟踪中心盒子中各粒子的运动。)LANINT(Lrrr4.2 势能截断势能截断(cutoff radius,rc)4.3 势能函数：势能函数：获得势能函数参数途径：获得势能函数参数途径：5.分子
7、模拟在化工中的应用领域：分子模拟在化工中的应用领域：5.2 化工新技术开发中的应用化工新技术开发中的应用:v 在多相催化研究中的应用：在多相催化研究中的应用：5.3 介观层次材料的计算机模拟介观层次材料的计算机模拟 结构是多层次、多尺度的，并且不仅要研究平衡结构，结构是多层次、多尺度的，并且不仅要研究平衡结构，还要研究结构随时间的演变。所谓结构，就是粒子在空还要研究结构随时间的演变。所谓结构，就是粒子在空间有规律的分布。（胡英院士）间有规律的分布。（胡英院士）微观结构（前纳米），分子本身微观结构（前纳米），分子本身微观结构（近纳米），除分子本身外，还指周微观结构（近纳米），除分子本身外，还指周 围分子近程有序围分子近程有序介观结构（纳米介观结构（纳米微米）微米）宏观结构（微米以上）宏观结构（微米以上）结结构构的的多多层层次次活性炭、碳纳米管、层柱状材料、分子筛等活性炭、碳纳米管、层柱状材料、分子筛等5.4 化工领域中计算机模拟方法化工领域中计算机模拟方法所面临的问题和展望所面临的问题和展望:常用的分子模拟软件：常用的分子模拟软件：
