基于MATLAB的分子相互作用的表征模型

分子在永不停息地作无规则运动。扩散现象是分子作无规则运动的例证。所谓扩散是指两种不同的物质相互接触时，彼此进入对方的现象。分子之间既有引力，又有斥力。固体能保持一定的形状和体积且难以拉断，说明分子之间存在引力，而固体和液体分子间保持一定的间隙且很难被压缩，说明分子间又存在斥力。物质内分子间引力和斥力是同时存在的，引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，斥力减小得更快。当分子间距为某一定值r0时，引力等于斥力，此时分子处于平衡位置；当分子间距大于r0时，引力起主要作用；当分子间距小于r0时，斥力起主要作用。若分子间距大于分子直径的10倍时，分子间作用力变得十分微弱，可以认为此时分子间作用力为零。

MATLAB是一种面向科学与工程计算的高级语言，它集科学计算、自动控制、信号处理、神经网络和图像处理等学科的处理功能于一体，具有极高的编程效率。MATLAB是一个高度集成的系统，MATLAB提供的Simulink是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持线性和非线性系统，能够在连续时间域、离散时间域或者两者的混合时间域里进行建模，它同样支持具有多种采样速率的系统。在过去几年里，Simulink已经成为数学和工业应用中对动态系统进行建模时使用得最为广泛的软件包。

3.2 分子函数的设计

在本例中，我们要通过输入的坐标值，来显示分子的位置，所以我们首先来设计分子函数。其MATLAB代码如下所示：

x=linspace(x1,x2,Mx);

y=linspace(y1,y2,My);

z=linspace(z1,z2,Mz);

load pot.out;

data=pot(1:220881);

va=reshape(data,My,Mx,Mz);

load FF.out;

data1=FF(1:220881);

w=reshape(data1,My,Mx,Mz);

p = patch(isosurface(x, y, z, va,-0.36073643,w));

isonormals(x,y,z,va, p)

set(p, 'FaceColor', 'interp', 'EdgeColor', 'none');

hidden on

daspect([1 1 1])

view(3)

lighting phong

hsurf=isosurface(x, y, z, va,-0.3566);

vertices=hsurf.vertices(:,:);

save vertice.txt vertices -ascii;

faces=hsurf.faces(:,:);

save face.txt faces -ascii ;

·linspace

x=linspace(a1,a2,a3)；a1为第一个元素，a2为最末一个元素，a3表示x共有a3个元素，每个元素间距相等。

·load

加载外部数据。

·reshape

可以对数组进行重组变形, Y = reshape(X,m,n) 前提条件 Y与X中所含的元素个数必须相等。则上述命令将X转为 m*n的矩阵。

·isosurface

形成的曲面的点集

那么，我们可以得到如下的仿真结果。

3.3 分子定位设计

本模块，我们主要设计这么一个功能，输入x，y，z坐标值，然后在相应的位置显示分子。在本章3.2，我们已经设计了分子函数，下面我们主要通过输入坐标值来显示分子。其设计代码如下所示：

其顶层代码为：

clc;

clear;

close all;

NUM=input('请输入的要显示的分子的个数');

for i=1:NUM

x1=input('请输入分子X轴的坐标上限MIN\n');

x2=input('请输入分子X轴的坐标下限MAX\n');

y1=input('请输入分子Y轴的坐标上限MIN\n');

y2=input('请输入分子Y轴的坐标下限MAX\n');

z1=input('请输入分子Z轴的坐标上限MIN\n');

z2=input('请输入分子Z轴的坐标下限MAX\n');

fenzi(x1,x2,y1,y2,z1,z2);

hold on;

end

为了使系统的显示效果根据的明显，我们修改分子函数。

……………………………………

%(x1,y1,z1)UP

hndl=plot3(x1,y1,z1);