分子力学 编辑
分子力学采用经典力学来模拟分子体系。在分子力学中,使用分子力场方法计算出所有系统的势能。分子力学可用于研究小分子,也可用于研究具有成千乃至上百万原子数的大型生物系统或材料。
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分子力场根据量子力学的波恩-奥本海默近似,一个分子的能量可以近似看作构成分子的各个原子的空间坐标的函数,简单地讲就是分子的能量随分子构型的变化而变化,而描述这种分子能量和分子结构之间关系的就是分子力场函数。分子力场函数为来自实验结果的经验公式,可以讲对分子能量的模拟比较粗糙,但是相比于精确的量子力学从头计算方法,分子力场方法的计算量要小数十倍,而且在适当的范围内,分子力场方法的计算精度与量子化学计算相差无几,因此对大分子复杂体系而言,分子力场方法是一套行之有效的方法。以分子力场为基础的分子力学计算方法在分子动力学、蒙特卡罗方法、分子对接等分子模拟方法中有着广泛的应用。
量子化学软件,是计算化学中运用量子化学理论方法进行计算的软件。多数程序运用了哈特里-福克方法和一些后哈特里-福克方法,及密度泛函理论、分子力学、半经验量子化学计算方法。这些软件包括开源软件和商业软件,大多体积庞大,历史悠久。
量子化学软件,是计算化学中运用量子化学理论方法进行计算的软件。多数程序运用了哈特里-福克方法和一些后哈特里-福克方法,及密度泛函理论、分子力学、半经验量子化学计算方法。这些软件包括开源软件和商业软件,大多体积庞大,历史悠久。
詹姆斯·安德鲁·麦卡蒙,美国物理化学家、加利福尼亚大学圣迭戈分校教授,以运用理论与计算化学的原则和方法来研究生物系统而知名。2011年被选为美国国家科学院院士。麦卡蒙与斯蒂芬·哈维1987年出版了《核酸与蛋白质的动力学》一书,对分子力学与分子动力学有重要贡献。
分子动力学是一套分子模拟方法,该方法主要是依靠计算机来模拟分子、原子体系的运动,是一种多体模拟方法。通过对分子、原子在一定时间内运动状态的模拟,从而以动态观点考察系统随时间演化的行为。通常,分子、原子的轨迹是通过数值求解牛顿运动方程得到,势能通常可以由分子间相互作用势能函数、分子力学力场、全始计算给出。对于考虑分子本身的量子效应的体系,往往采用波包近似处理或采用量子力学的费恩曼路径积分表述方式处理。
分子动力学也常常被采用作为研究复杂体系热力学性质的采样方法。在分子体系的不同状态构成的系综中抽取样本,从而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和其他宏观性质。
分子动力学最早在20世纪50年代由物理学家提出,如今广泛应用于物理、化学、生物体系的理论研究中。