分子动力学方法的基本流程.pdf

分子动力学方法的基本流程 金剑锋 材料学院 东北大学 分子动力学的基本流程 分子动力学的基本流程：首先需要建立一组原子的运动方程， 然后联立对运动方程进行数值求解 ，得到每个时刻各个原子 的坐标和动量，即相空间的运动轨迹 ，再利用统计方法得到 多原子系统的可测量的宏观特征 （如：分布函数、密度、温 度、压强等）。 因此，分子动力学模拟方法可以看成是体系在一段时间内状 态演化过程的模拟。 分子动力学方法流程图 d E (m v ) = F = 初始化体系中每个原子的位 dt i i i r 置 r (t ) 和速度v (t ) ，并输 i 由势函数计算出加速度 i 0 i 0 入相应的势函数 速度 Verlet 算法 每 dt 步长，数值求解运动方程 r (t ) → r (t ) i n i n+1 1 2 v (t ) → v (t ) r (t +dt) = r (t) +v (t)dt + a (t)dt i n i n+1 i i i i 2 1 v (t +dt) = v (t) + a (t +dt) +  a (t) dt 计算宏观物理量， i i i i 2 如温度、压力等； 存储计算结果退 是 更新时间步长：t = t + dt 否 出模拟 判断 t tmax ? 原子位置和速度的初始化 原子位置初始化：构建晶格结构 （采用 Matlab/Fortran 等编 程或分子动力学软件自带工具实现）。 速度初始化：最简单的方法是随机速度，但 要满足温度与动能的关系式和统计速度的平 均值为零这两个条件。 原子间相互作用势 ▪ 分子 （或原子）间相互作用势的准确性对计算结构的精度 影响很大； ▪ 对于原子之间的相互作用势的研究一直发展缓慢 ，制约分 子动力学的实际