本文目录索引

• 1，分子动力学模拟需要具备什么知识
• 2，分子动力学的基本理论有哪些？
• 3，分子动力学模拟的基本要点有哪些?
• 4，密度泛函研究主要需要学习哪些方面的理论知识？越具体越好！谢谢
• 5，分子动力学模拟可以得到系统的哪些性质
• 6，分子动力学模拟可以得到材料的哪些性质
• 7，分子动力学模拟可以用来解决哪些问题

1，分子动力学模拟需要具备什么知识

分子动力学模拟是从经典力学出发,把系统看成为微观粒子的集合,通过研究微观状态下的粒子在不同系综的运动方程,计算体系的构型积分,并以构型积分的结果为基础进一步计算体系的热力学量,从而得到体系的宏观特征和基本运动规律.
由于分子动力学模拟是基于原子间相互作用势,因此它运用非常灵活,可以应用在多种不同体系中.
分子动力学模拟普遍采用的相互作用势为二体对势：Buckingham 势和 Lennard-Jones势

2，分子动力学的基本理论有哪些？

分子动力学是一门结合物理，数学和化学的综合技术。
确定起始构型
进行分子动力学模拟的第一步是确定起始构型， 一个能量较低的起始构型是进行分子模拟 的基础 ，一般分子的起始构型主要来自实验数据或量子化学计算。 在确定起始构型之后要赋予构成分子的各个原子速度，这一速度是根据波尔兹曼分布随机生成的，由于速度的分布符合波尔兹曼统计，因此在这个阶段，体系的温度是恒定的。另外，在随机生成各个原子的运动速度之后须进行调整，使得体系总体在各个方向上的动量之和为零，即保证体系没有平动位移。
进入平衡相
由上 一步确定的分子组建平衡相，在构建平衡相的时候会对构型、温度等参数加以监控。
进入生产相
进入生产相之后体系中的分子和分子中的原子开始根据初始速度运动，可以想象其间会发生吸引、排斥乃至碰撞，这时就根据牛顿力学和预先给定的粒子间相互作用势来对各个粒子的运动轨迹进行 计算 ，在这个过程中，体系总能量不变，但分子内部势能和动能不断相互转化，从而体系的温度也不断变化，在整个过程中，体系会遍历势能面上的各个点，计算的样本正是在这个过程中抽取的。
+ 计算结果 用抽样所得体系的各个状态计算当时体系的势能，进而计算构型积分。

3，分子动力学模拟的基本要点有哪些?

分子动力学模拟是从经典力学出发，把系统看成为微观粒子的集合，通过研究微观状态下的粒子在不同系综的运动方程，计算体系的构型积分，并以构型积分的结果为基础进一步计算体系的热力学量，从而得到体系的宏观特征和基本运动规律。
由于分子动力学模拟是基于原子间相互作用势，因此它运用非常灵活，可以应用在多种不同体系中。
分子动力学模拟普遍采用的相互作用势为二体对势：Buckingham 势和 Lennard-Jones势

4，密度泛函研究主要需要学习哪些方面的理论知识？越具体越好！谢谢

密度泛函理论(Density Functional Theory，DFT)，是基于量子力学和玻恩-奥本海默绝热近似的从头算方法中的一类解法，与量子化学中基于分子轨道理论发展而来的众多通过构造多电子体系波函数的方法（如Hartree-Fock类方法）不同，这一方法构建在一个定理的基础上：体系的基态唯一的决定于电子密度的分布(Hohenberg-Kohn定理)，从而使得我们可以采用最优化理论，通过KS-SCF自洽迭代求解单电子多体薛定谔方程来获得电子密度分布，这一操作减少了自由变量的数量，减小了体系物理量振荡程度，并提高了收敛速度，并易于通过应用HF定理等手段，与分子动力学模拟方法结合，构成从头算的分子动力学方法。这一方法在早期通过与金属电子论、周期性边界条件及能带论的结合，在金属、半导体等固体材料的模拟中取得了较大的成功，后来被推广到其它若干领域。目前常见的基于DFT的商业软件有：VASP，CASTEP等。

5，分子动力学模拟可以得到系统的哪些性质

理论上说，只要计算时间允许，现在已经可以模拟化学研究领域内从飞秒到微秒、从皮米到微米的几乎所有过程，得到的体系性质也多种多样：

最基本的就是一些热力学性质，例如温度、内能、压强、焓等等，直接根据速度和势能计算。
接下来是基本的结构信息，就是一定温度下体系的动态平衡结构，如蛋白质在溶液中的形态、溶剂化层中水分子距离和取向分布、高分子链的均方末端矩和均方回转半径等等。
运用热力学积分、自由能微扰等一些特殊的方法，可以得到自由能F、G，进而得到熵。结合伞形取样，可以得到体系完整的自由能面。

运用昂萨格的近平衡态热力学理论，可以得到体系的一些动力学性质，例如扩散系数、粘度、导热系数等等。

用从头算的动力学模拟可以全面模拟微观反应性，例如分子的电荷密度分布、催化剂表面的催化性能、化学键的动态强度、电子或轨道的路易斯酸碱性等等。
结合经典模拟方法，甚至可以得到反应速率常数和红外光谱等一般无法由分子模拟直接得到的宏观信息。

6，分子动力学模拟可以得到材料的哪些性质

分子动力学模拟是从经典力学出发,把系统看成为微观粒子的集合,通过研究微观状态下的粒子在不同系综的运动方程,计算体系的构型积分,并以构型积分的结果为基础进一步计算体系的热力学量,从而得到体系的宏观特征和基本运动规律.
由于分子动力学模拟是基于原子间相互作用势,因此它运用非常灵活,可以应用在多种不同体系中.
分子动力学模拟普遍采用的相互作用势为二体对势：Buckingham 势和 Lennard-Jones势

7，分子动力学模拟可以用来解决哪些问题

分子动力学可以用于NPT,NVE,NVT等系综的计算,是一种基于牛顿力学确定论的热力学计算方法,可以广泛应用于物理,化学,生物,材料,医学等各个领域.
目前由于计算机性能的限制,其可计算的尺寸还很小,一般计算的粒子数会不会超过5位数,计算的尺寸一般只有几十纳米甚至更小
确定起始构型
进行分子动力学模拟的第一步是确定起始构型,一个能量较低的起始构型是进行分子模拟的基础 ,一般分子的起始构型主要来自实验数据或量子化学计算.在确定起始构型之后要赋予构成分子的各个原子速度,这一速度是根据玻尔兹曼分布随机生成的,由于速度的分布符合玻尔兹曼统计,因此在这个阶段,体系的温度是恒定的.另外,在随机生成各个原子的运动速度之后须进行调整,使得体系总体在各个方向上的动量之和为零,即保证体系没有平动位移.
进入平衡相
由上一步确定的分子组建平衡相,在构建平衡相的时候会对构型、温度等参数加以监控.
进入生产相
进入生产相之后体系中的分子和分子中的原子开始根据初始速度运动,可以想象其间会发生吸引、排斥乃至碰撞,这时就根据牛顿力学和预先给定的粒子间相互作用势来对各个粒子的运动轨迹进行计算,在这个过程中,体系总能量不变,但分子内部势能和动能不断相互转化,从而体系的温度也不断变化,在整个过程中,体系会遍历势能面上的各个点（理论上,如果模拟时间无限）.计算分析所用样本正是从这个过程中抽取的.
计算结果用抽样所得体系的各个状态计算当时体系的势能,进而计算构型积分.