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词条 分子模拟
释义

§ 分子模拟解释

分子模拟是指构建一个模型通常是数学模型(对一种体系或过程的简化或理想化表达)以利于计算或预测,然后模仿出分子或分子体系的行为。分子模拟实际上不仅仅局限于一种计算机模拟,但今天的分子模拟己和计算机模拟密不可分,正是计算技术的发展才使分子模拟能象今天这样发挥如此重要的作用。

§ 分子模拟简介

分子模拟(Molecular Simulationor Modelling and Simulation)为二十世纪下半叶发展起来而如今最为热门的一种计算机模拟方法。随着量子力学理论的逐步完善、经验力场的不断开发和更新换代以及计算机的普及和计算速度和容量的不断提升,半个世纪以来,分子模拟的理论和方法得到了快速的发展,在物理、化学化工、材料科学、生命科学等诸多领域发挥着越来越重要的作用,已逐渐形成一门专门的学科—分子模拟。现今,国内外的绝大多数科研机构和高等院校都已或正在涉足分子模拟领域,每年在世界范围内发表的相关研究论文数以万计,并且呈逐年上升趋势。分子模拟所担当的角色也由早期纯粹的解释型逐渐过渡到解释、指导及预测并重型。

分子模拟作为一种计算机模拟手段,主要可以进行解释型工作和预测型工作。前者为实验奠定理论基础,通过模拟解释实验现象、建立理论模型、探讨过程机理等,后者为实验提供可能性和可行性研究,进行方案辅助设计、材料性能预测、过程优化筛选等。不同的分子模拟手段可以得到不同的信息。量子力学可以计算得到分子的几乎一切性质,如结构(、构象、偶极矩、电离能、电子亲和力、电子密度、过渡态和反应途径等;分子力学可以计算分子体系的稳定构象、热力学特性、振动光谱等;能量最小化可以探索相空间(phase spaee)和势能面(Potential cuvre),可以找出局部(local)及全局(global)最小点及转化过程的马鞍点(saddl point);Monte Carlo可以计算复杂分子体系的结构变化特别是相变化;分子动力学可以得到复杂分子的热力学、结构、力学性质特别是可以观察体系的动态演变,得到许多与时间有关的动力学性质;布朗动力学可以研究蛋白质在水溶液中的折叠过程;构象分析可以研究复杂分子稳态和亚稳态结构之间的演变等等。

分子模拟所涉及的研究领域,涵盖了物理、化学、化工、材料、生化等几乎一切可以用理论模型进行研究的体系,多数可以得到能与实验结果相比较的计算结果。分子模拟己经逐渐成为与实验技术并重的强有力的研究手段。

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更新时间:2024/9/21 19:39:19