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小木蟲論壇-學術科研互動平臺 » 計算模擬區(qū) » 分子模擬 » MS » 請教分子力學與分子動力學的區(qū)別
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請教分子力學與分子動力學的區(qū)別
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 先進材料與分子模擬 | MD分子動力學 | 催化與分子模擬 | 模型 - 模擬 - 統(tǒng)計 - 熱力學 |
| 分子力學 |
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小木蟲(金幣+0.5):給個紅包，謝謝回帖
cenwanglai(金幣+5): 2011-09-15 11:18:10
cenwanglai(模擬EPI+1): 2011-09-15 11:18:27
shengxiang(金幣+8): 2011-09-17 21:55:57
小木蟲(金幣+0.5):給個紅包，謝謝回帖
cenwanglai(金幣+5): 2011-09-15 11:18:10
cenwanglai(模擬EPI+1): 2011-09-15 11:18:27
shengxiang(金幣+8): 2011-09-17 21:55:57
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不同意樓上的說法。簡單說，分子動力學是一種基于統(tǒng)計熱力學的分子模擬的采樣方法；任何一種模擬方法都需要計算能量，而分子力學則是計算能量的方法之一，核心思想是把分子看成是彈簧連成的小球；基于分子力學的模擬叫經(jīng)典分子模擬。你還可以用量子力學計算能量去跑動力學，那叫量子分子動力學模擬。量子力學的核心思想是把分子看成是由電子云連接起來的原子核。所以量子力學又叫電子結構計算。 那你會問，采樣和計算能量的區(qū)別：采樣就像你要去另外一個城市，這是目的；而計算能量的不同方法好比你坐汽車或坐飛機。 為什么要采樣呢？采樣，Sampling，是研究材料性質，或一種變化過程的方法，它基于這樣一種想法，即物質呈現(xiàn)的宏觀性質，是由許多微觀狀態(tài)決定的；不同的微觀狀態(tài)，有不同的體積，能量，壓強等性質；體系，即分子原子的集合，在不同的狀態(tài)（位置）之間來回快速切換；實驗測量的體積，密度等性質，其實是所有這些微觀狀態(tài)的平均值。只要你能模擬到許多微觀狀態(tài)，你就能通過求平均獲得宏觀的測量值，去和實驗值比較。這其實是平衡態(tài)統(tǒng)計熱力學的核心思想。此外還有非平衡態(tài)的統(tǒng)計熱力學。核心思想都一樣：采樣！即盡可能找到那些最可能出現(xiàn)的微觀狀態(tài)，然后統(tǒng)計求平均。 怎么采？你搭了一個盒子，一個初始構象，怎么驅動原子分子在設定的外界條件比如溫度，壓力下訪問一些可能的狀態(tài)？這主要有2種方法：MD,或MC。MD,動力學，按照牛頓老人家的說法，原子分子也就是些球球，它們在力的作用下會運動，那好，我計算原子的每一步的位置，受力，加速度，位移，讓它自動去跑，這叫模仿自然演進。l另外一種采樣方法，MC，蒙特卡洛，是隨機動力學方法，不考慮受力，原子的移動是隨機的，至于移動的合理不合理，那由下一步的能量決定。能量低，肯定合理，接受；能量高，高多少？越高越不合理，那好，我根據(jù)能量高多少來決定接受的概率。由此可見，MD和MC同屬于采樣方法，但核心思想有較大差別。它們唯一的共同點是，需要計算每一步的能量。（分子動力學MD中計算力，而原子受力是體系能量對原子坐標的一階導。記住這句話。） 正如上面所說，計算能量可以用分子力學，也可以用量子力學。注意，用量子力學不等于考慮了原子的量子效應。因為分子動力學本質上是依照牛頓經(jīng)典力學方法，所以，所謂量子分子動力學，其模擬結果也是在經(jīng)典力學極限下的模擬�！傲孔恿W”中的“量子”，只處理電子的量子效應，與原子，分子的量子效應沒有一毛錢的關系。 |
shengxiang3樓2011-09-15 04:50:59
2樓2011-09-14 17:46:58
★ ★ ★ ★ ★
御劍江湖(金幣+5): 謝謝 2011-09-15 20:35:54
御劍江湖(金幣+5): 謝謝 2011-09-15 20:35:54
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不同意樓上的說法。簡單說，分子動力學是一種基于統(tǒng)計熱力學的分子模擬的采樣方法；任何一種模擬方法都需要計算能量，而分子力學則是計算能量的方法之一，核心思想是把分子看成是彈簧連成的小球；基于分子力學的模擬叫經(jīng)典分子模擬。你還可以用量子力學計算能量去跑動力學，那叫量子分子動力學模擬。量子力學的核心思想是把分子看成是由電子云連接起來的原子核。所以量子力學又叫電子結構計算。 那你會問，采樣和計算能量的區(qū)別：采樣就像你要去另外一個城市，這是目的；而計算能量的不同方法好比你坐汽車或坐飛機。 為什么要采樣呢？采樣，Sampling，是研究材料性質，或一種變化過程的方法，它基于這樣一種想法，即物質呈現(xiàn)的宏觀性質，是由許多微觀狀態(tài)決定的；不同的微觀狀態(tài)，有不同的體積，能量，壓強等性質；體系，即分子原子的集合，在不同的狀態(tài)（位置）之間來回快速切換；實驗測量的體積，密度等性質，其實是所有這些微觀狀態(tài)的平均值。只要你能模擬到許多微觀狀態(tài)，你就能通過求平均獲得宏觀的測量值，去和實驗值比較。這其實是平衡態(tài)統(tǒng)計熱力學的核心思想。此外還有非平衡態(tài)的統(tǒng)計熱力學。核心思想都一樣：采樣！即盡可能找到那些最可能出現(xiàn)的微觀狀態(tài)，然后統(tǒng)計求平均。 怎么采？你搭了一個盒子，一個初始構象，怎么驅動原子分子在設定的外界條件比如溫度，壓力下訪問一些可能的狀態(tài)？這主要有2種方法：MD,或MC。MD,動力學，按照牛頓老人家的說法，原子分子也就是些球球，它們在力的作用下會運動，那好，我計算原子的每一步的位置，受力，加速度，位移，讓它自動去跑，這叫模仿自然演進。l另外一種采樣方法，MC，蒙特卡洛，是隨機動力學方法，不考慮受力，原子的移動是隨機的，至于移動的合理不合理，那由下一步的能量決定。能量低，肯定合理，接受；能量高，高多少？越高越不合理，那好，我根據(jù)能量高多少來決定接受的概率。由此可見，MD和MC同屬于采樣方法，但核心思想有較大差別。它們唯一的共同點是，需要計算每一步的能量。（分子動力學MD中計算力，而原子受力是體系能量對原子坐標的一階導。記住這句話。） 正如上面所說，計算能量可以用分子力學，也可以用量子力學。注意，用量子力學不等于考慮了原子的量子效應。因為分子動力學本質上是依照牛頓經(jīng)典力學方法，所以，所謂量子分子動力學，其模擬結果也是在經(jīng)典力學極限下的模擬�！傲孔恿W”中的“量子”，只處理電子的量子效應，與原子，分子的量子效應沒有一毛錢的關系。 |
4樓2011-09-15 04:51:28
5樓2011-09-15 13:43:10
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