§7.1 Monte Carlo模拟
Mont Carlo模拟基于给定温度下的Boltzmann分布所得到的随机数值来抽样检测相空间,以概率统计理论为基础,以随机抽样为主要手段。首先建立一个概率(或随机过程)模型,使它的参数等于问题的解。然后通过对模型(或过程)的抽样试验来获得有关参数的统计特征解的近似值及精度估计。Mont Carlo模拟常用来计算一个分子或分子体系的平均热力学性质,并可扩展到研究分子结构以及液体/溶液的平衡性质。 如一个分子,随机选取其某一个构象角可得到许多可能的构象,如果取样足够多,则可以用Boltzmann分布来验证,给出统计的结果
Mont Carlo模拟一般步骤如下:
①给出体系中各原子的初始位置;
上海人民电机厂②计算体系的能量;
掌中宽带
③对体系随机选择一个试验动作(可以对所有原子或仅对一
个原子/分子的),产生一个新的分子构型;
惰政
⑤根据新旧能量哪个更符合Boltzmann分布决定是否接受新
状态(若新状态的能量低,则接受新状态;若新状态的能量高,则计算Boltzmann常数,同时产生一个随机数,若该随机数小于所计算的Boltzmann因子,接受这个构型,反之放弃这个构型),进而决定保留新状态还是将原子移动回原来的位置;
⑥重复③~⑤,直到体系平衡;
⑦连续重复收集数据计算相应的性质,性质的期望值是其
重复数目的平均值。
bpr§7.2 分子动力学
MD —Molecular Dynamics Simulation
用来模拟分子体系与时间有关的性质,基于Newton运动定律,可通过对Newton方程积分来抽样检测
劳动保护杂志元胞自动机由原子坐标和速度所严格定义的相空间,可以基于当前分子的位置和速度计算出其未来的位置和速度。与单点能和构型优化不同,分子动力学模拟计算要考虑热运动,分子可包含足够的热能来穿越势垒。根据各个粒子运动的统计分析,可推知体系的各种性质。如可能的构象、热力学性质、分子的动态性质、溶液中的行为,各种平衡态性质等。
i i r V F ∂∂−=i i i m F a =∑==N i i i v m K 1221力加速度动能总能量H (r , p ) = V (r ) + K (p )