1、【專業(yè)】計(jì)算物理【研究方向】分子動(dòng)力學(xué)模擬【學(xué)術(shù)講壇】1、分子動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介：分子動(dòng)力學(xué)方法是一種計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)方法，是研究凝聚態(tài)系統(tǒng)的有力工具。該技術(shù)不僅可以得到原子的運(yùn)動(dòng)軌跡，還可以觀察到原子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各種微觀細(xì)節(jié)。它是對(duì)理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)的有力補(bǔ)充。廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、生物物理和藥物設(shè)計(jì)等。經(jīng)典MD模擬，其系統(tǒng)規(guī)模在一般的計(jì)算機(jī)上也可達(dá)到數(shù)萬(wàn)個(gè)原子，模擬時(shí)間為納秒量級(jí)。2006年進(jìn)行了三千二百億個(gè)原子的模擬（IBMlueGeneL）。分子

2、動(dòng)力學(xué)總是假定原子的運(yùn)動(dòng)服從某種確定的描述，這種描敘可以牛頓方程、拉格朗日方程或哈密頓方程所確定的描述，也就是說(shuō)原子的運(yùn)動(dòng)和確定的軌跡聯(lián)系在一起。在忽略核子的量子效應(yīng)和BnOppenheimer絕熱近似下，分子動(dòng)力學(xué)的這一種假設(shè)是可行的。所謂絕熱近似也就是要求在分子動(dòng)力學(xué)過(guò)程中的每一瞬間電子都處于原子結(jié)構(gòu)的基態(tài)。要進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬就必須知道原子間的相互作用勢(shì)。在分子動(dòng)力學(xué)模擬中，我們一般采用經(jīng)驗(yàn)勢(shì)來(lái)代替原子間的相互作用勢(shì)，如Lenna

3、rdJones勢(shì)、Mes勢(shì)、EAM原子嵌入勢(shì)、FS多體勢(shì)。然而采用經(jīng)驗(yàn)勢(shì)必然丟失了局域電子結(jié)構(gòu)之間存在的強(qiáng)相關(guān)作用信息，即2.2分子模擬（分子動(dòng)力學(xué)，蒙特卡洛）?采用經(jīng)驗(yàn)性的分子間作用函數(shù)模擬微粒之間的作用?以分子的運(yùn)動(dòng)為主要模擬對(duì)象?分子水平的模擬?2.2.1分子級(jí)別的模擬?1950s，Alder，勞倫斯利物默實(shí)驗(yàn)室，分子動(dòng)力學(xué)模擬32個(gè)原子?發(fā)展最早?一般情況下不考慮電子轉(zhuǎn)移效應(yīng)，因而不能準(zhǔn)確模擬化學(xué)成鍵作用?分子級(jí)別的模擬應(yīng)用的領(lǐng)

4、域很廣?1950s，Metropolis，洛斯阿洛莫斯實(shí)驗(yàn)室，蒙特卡洛模擬32個(gè)原子簡(jiǎn)單易學(xué)?廣泛應(yīng)用于化學(xué)，物理，生物，化工，材料，機(jī)械，治藥等領(lǐng)域?通過(guò)系綜平均來(lái)求取宏觀性質(zhì)?隨機(jī)方法?通過(guò)蒙特卡洛算法來(lái)尋求能量最優(yōu)點(diǎn)?蒙特卡洛是一種優(yōu)化方法?2.2.2蒙特卡洛方法優(yōu)點(diǎn)是可以跨越時(shí)間因素，缺點(diǎn)是得不到有關(guān)時(shí)間信息的性質(zhì)?模擬的是平衡狀態(tài)，不涉及時(shí)間效應(yīng)（KMC除外）?同時(shí)考慮原子核的運(yùn)動(dòng)（牛頓力學(xué)）和電子的運(yùn)動(dòng)（量子力學(xué)）?2.3C