етод молекулярної динаміки
Метод молекулярної динаміки (метод МД) - метод, в якому тимчасова еволюція системи взаємодіючих атомів або частинок відстежується інтегруванням їх рівнянь руху
Метод класичної (полноатомной) молекулярної динаміки дозволяє з використанням сучасних ЕОМ розглядати системи, що складаються з декількох мільйонів атомів на часах порядку декількох пікосекунд. Застосування інших підходів (важко-атомні, крупно-зернисті моделі) дозволяє збільшити крок інтегрування і тим самим збільшити доступне для спостереження час до порядку мікросекунд. Для вирішення таких завдань все частіше потрібні великі обчислювальні потужності, якими володіють суперкомп'ютери. p align="justify"> Основні положення методу
Для опису руху атомів або частинок застосовується класична механіка. Закон руху частинок знаходять за допомогою аналітичної механіки. p align="justify"> Сили міжатомної взаємодії можна представити у формі класичних потенційних сил (як градієнт потенційної енергії системи).
Точне знання траєкторій руху частинок системи на великих проміжках часу не є необхідним для отримання результатів макроскопічного (термодинамічної) характеру.
Набори конфігурацій, одержувані в ході розрахунків методом молекулярної динаміки, розподілені відповідно до деякої статистичної функцією розподілу, наприклад відповідає канонічним розподілом.
Обмеження застосовності методу
Метод молекулярної динаміки застосуємо, якщо довжина хвилі Де Бройля атома (або частки) багато менше, ніж міжатомна відстань.
Також класична молекулярна динаміка не застосовна для моделювання систем, що складаються з легких атомів, таких як гелій або водень. Крім того, при низьких температурах квантові ефекти стають визначальними і для розгляду таких систем необхідно використовувати квантовохімічні методи. Необхідно, щоб часи на яких розглядається поведінка системи були більше, ніж час релаксації досліджуваних фізичних величин. p align="justify"> Застосування
Метод молекулярної динаміки, спочатку розроблений в теоретичній фізиці, отримав велике поширення в хімії і, починаючи з 1970х років, в біохімії і біофізики. Він грає важливу роль у визначенні структури білка і уточненні його властивостей (див. також кристалографія, ЯМР). Взаємодія між об'єктами може бути описано силовим полем (класична молекулярна динаміка), Квантовохімічні моделлю або змішаної теорією, яка містить елементи двох попередніх (QM/MM (quantum mechanics/molecular mechanics, QMMM (англ.)). p align="justify"> Найбільш популярними пакетами програмного забезпечення для моделювання динаміки біологічних молекул є: AMBER, CHARMM (і комерційна версія CHARMm), GROMACS, GROMOS, Lammps і NAMD.
. Метод дискретного елемента
Метод дискретног...
