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--------------------------校验:_____________-----------------------日期:_____________浅谈计算机分子模拟技术《计算机分子模拟》文献综述浅谈计算机分子模拟技术专业班级:应用化学1301班姓名:张盼学号:1303030126任课教师:赵联明开课时间:2015-2016学年第2学期成绩教师签名浅谈计算机分子模拟技术摘要:计算机分子模拟技术的发展至今已有半个世纪的历史,现被广泛应用于解决各种复杂化学和生物学问题,比如药物设计口材料设计。从分子水平来研究化工过程及产品的开发和设计,无疑是21世纪化学工程的一个重要方向【1】。2013年诺贝尔化学奖授予给卡普拉斯、莱维特和瓦谢尔三位美国科学家以表彰他们在发展多尺度模型研究复杂化学体系上的贡献。这次授奖表明对于今天的化学家来说计算机分子模拟已和试管实验同等重要,理论和实践要密切合作才能解决复杂问题。关键词:计算机,分子模拟,应用前言:分子模拟是80年代初兴起的一种计算机辅助实验技术,它利用计算机以原子水平的分子模型来模拟分子的结构与行为,进而模拟分子体系的各种物理化学性质。分子模拟不仅可以模拟分子的静态结构,也可以模拟分子体系的动态行为(如氢键的缔合与解缔、吸附、扩散等)。分子力学(MolecularMechanics)模拟基本原理:该方法通过对实验结果或者高级计算(密度泛函,从头算等)结果进行拟合得到的参数,以及牛顿经典力学对分子体系进行考察。分子力场主要通过分子内部的化学健以及分子间的非键作用来描述。分子的键长键角调节分子的构象。通过分子力学进行几何优化就是通过调整分子的几何形状,使得其健长值和键角值尽可能接近标准值,同时调整分子间距离,使非键相互作用处于最小的状态。体系的几何优化过程就是改变原子坐标对能量函数求极小化的过程。这些键长、键角、二面角以及相应的力常数就称为力场。不同的力场对能量函数形式和相应的键长、键角等参数有不同的定义。因而能准确描述研究体系的力场是分子力学进行精确计算的前提。有关系统介绍分子模拟的专著见文献,近期国内外有关评述性文章见文献【2】。1.分子模拟的相关概念1.1分子模拟的定义分子模拟,是指利用理论方法与计算技术,模拟或仿真分子运动的微观行为,广泛的应用于计算化学,计算生物学,材料科学领域,小至单个化学分子,大至复杂生物体系或材料体系都可以是它用来研究的对象。1.2分子模拟的优势利用适当的简化条件,将原子间的作用等效为质点系的运动,从而避免了求解繁琐的量子力学方程。原子的运动遵从牛顿第二定律,质点系整体遵从哈密顿原理。与之对应,完全从量子力学出发进行的原子计算称为”第一性原理(abinto)计算“。第一性原理计算虽然精度高,但是计算复杂,难以实现大规模的模拟。而分子模拟则在保证精度的同时,大大扩展了原子的计算机模拟的使用范围。第一性原理计算通常不过几十、几百个原子,而分子模拟甚至可以实现百万甚至千万个原子的运算。1.3分子模拟的分类分子模拟的工作可分为两类:预测型和解释型。预测型工作是对材料进行性能预测、对过程进行优化筛选,进而为实验提供可行性方案设计。解释型工作即通过模拟解释现象、建立理论、探讨机理,从而为实验奠定理论基础。计算机分子模拟基本原理2.1从头计算法:在量子化学计算中指基于量子力学基本原理直接求

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