分子模擬
關注創建者：愛仿教育 創建時間：2020-02-02
分子模擬的實例教程
參考書的話，其實有很多，不過到底看哪方面的內容就要靠自己了：
分子模擬方面的經典書籍：Understanding molecular simulation: From algorithms to applications 和 Molecular Modelling - Principles and Applications ，兩本書的側重點有些不同。
中文書籍：《分子模擬的理論與實踐》《計算化學——從理論化學到分子模擬》中的部分章節；
偏統計和計算物理方面：Statistical Mechanics: Algorithms and Computations。
展開 參考書的話，其實有很多，不過還是要看你自己需要哪方面的內容：
分子模擬方面的經典書籍：Understanding molecular simulation: From algorithms to applications 和 Molecular Modelling - Principles and Applications ，兩本書的側重點有些不同。
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偏統計和計算物理方面：Statistical Mechanics: Algorithms and Computations。
轉自知乎。原帖鏈接：http://www.baidu.com/link?url=Qmnn8-SZeqtuoQM2PgtojTIzgxERToPjRMUg5tmiyCU1NLPkbFfgnCuLCN5XwfQo&wd=&eqid=c26ed11d00005cac0000000355c1ccd1
展開 有了這三步，你就可以做一個好的分子動力學專家了。推而廣之，其實所謂的介觀模擬，蒙特卡羅模擬、有限元模擬都是一個道理。
大致分類：
2.1電子模擬（量化計算，DFT）
?量子化學計算，一般處理幾個到幾十個原子；常見軟件：GAUSSIAN，NWCHEM等
?密度泛函（DFT），可以算到上百個原子；常見軟件：VASP
2.2分子模擬（分子動力學，蒙特卡洛）
2.2.1分子級別的模擬
?分子水平的模擬，以分子的運動為主要模擬對象，采用經驗性的分子間作用函數模擬微粒之間的作用。一般情況下不考慮電子轉移效應，因而不能準確模擬化學成鍵作用
?發展最早
?1950s，Alder，勞倫斯利物默實驗室，分子動力學模擬32個原子
?1950s，Metropolis，洛斯阿洛莫斯實驗室，蒙特卡洛模擬32個原子
?分子級別的模擬應用的領域很廣，廣泛應用于化學，物理，生物，化工，材料，機械，治藥等領域
?簡單易學
2.2.2蒙特卡洛方法
?蒙特卡洛是一種優化方法，通過蒙特卡洛算法來尋求能量最優點
?隨機方法：通過系綜平均來求取宏觀性質，模擬的是平衡狀態，不涉及時間效應（KMC除外）
?優點是可以跨越時間因素，缺點是得不到有關時間信息的性質
2.3CPMD:考慮量子效應的分子動力學
?同時考慮原子核的運動（牛頓力學）和電子的運動（量子力學），能同時準確模擬物理作用和化學鍵作用
?目前來說CPMD可以處理的體系還很小（幾十個原子）
2.4顆粒方法（CoarseGrain）
?
展開 關鍵詞：GROMACS；有機物；萃取; 分子動力學；packmol
有機物萃取作為一種重要的分離和提純技術，廣泛應用于石油化工、環境保護、制藥等領域。通過液-液萃取過程，有機溶劑與目標有機物在液相中相互作用，從而實現高效分離。然而，由于萃取過程涉及到復雜的分子間相互作用，傳統實驗方法難以精確揭示其微觀機制。隨著分子動力學模擬技術的發展，基于GROMACS的有機物萃取過程分子模擬為我們提供了新的研究手段。本文將探討基于GROMACS的有機物萃取過程的分子模擬技術及其應用前景。
一、分子動力學模擬與GROMACS簡介
分子動力學模擬（MD）是一種通過數值計算解決分子和原子間相互作用的經典力學方程的方法。它通過追蹤分子在特定條件下的運動軌跡，能夠為我們提供關于分子結構、動力學性質和熱力學行為的詳細信息。GROMACS（GROningen MAchine for Chemical Simulations）是一款高效的分子動力學模擬軟件，廣泛應用于生物分子模擬、材料科學和化學反應動力學等領域。由于其高度優化的計算性能，GROMACS成為了研究液-液萃取過程和有機物分子行為的理想工具。
二、初始模型的構建
本案例主要探究乙醚有機物在水和甲苯之間的分配，模擬乙醚的萃取過程。乙醚，甲苯采用GAFF力場，水分子采用spce水模型。首先用Packmol建立水，甲苯，乙醚分子數分別為1764，300，30的混合體系，輸入文件如圖1所示：
圖1 packmol 輸入文件
三、模擬結果分析
經過能量最小化和10ns的模擬，萃取過程相分離如圖2所示。剛開始體系各相均勻混合，經過1ns后，發生略微相分離，而模擬到10ns后，幾乎發生完全的相分離。
展開 關鍵詞：GROMACS；納米水滴；蒸發; 分子動力學；packmol
隨著納米技術的飛速發展，納米尺度的液體動力學已經成為材料科學、化學工程以及生物醫藥等領域研究的熱點。尤其是納米水滴的蒸發過程，因其在制備納米材料、涂層技術和微流控系統中的重要應用，備受關注。了解納米水滴在不同環境條件下的蒸發行為，對于控制和優化納米材料的生產、提高微納尺度設備的性能具有重要意義。近年來，基于分子動力學模擬的研究為這一領域提供了深入的理解和理論支持。本案例將探討基于GROMACS的納米水滴蒸發分子模擬過程。
一、分子動力學模擬與GROMACS簡介
分子動力學（MD）模擬是一種通過數值方法解決經典力學方程的計算方法，用于模擬分子和原子層次的物質行為。在納米尺度的研究中，MD模擬提供了比傳統實驗方法更為直觀和詳細的物質內部動態信息。通過MD模擬，可以追蹤分子和原子在模擬時間內的運動軌跡，從而揭示物質的物理化學性質及其演化過程。
GROMACS（GROningen MAchine for Chemical Simulations）是當前廣泛應用的分子動力學模擬軟件，具有高效的計算能力和靈活的配置選項，支持多種不同類型的分子動力學模擬，并廣泛應用于納米物理學、化學反應動力學等領域。
二、初始模型的構建
在本案例中，我們模擬純水納米液滴的蒸發過程，水分子采用spce水模型。
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如果您對本案例感興趣，歡迎關注公眾號“320科技工作室”，獲取完整模擬案例與參數文件，或定制屬于您的個性化分子模擬方案！
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分子動力學模擬-礦物表面潤濕性1個月前
關鍵詞：頁巖油，分子動力學，lammps，gromacs，界面張力，最小混相壓力
摘要：分子模擬方法在探究納米尺度下分子間相互作用方面展現出巨大的技術優勢。因此，本文采用分子動力學模擬方法，研究礦物表面潤濕性。
通過我這套LAMMPS, GROMACS代碼，你可以實現不同氛圍氣體，不同溫度下的潤濕性-接觸角計算。
基于CP2K模擬銅棒的熔化2個月前
關鍵詞：CP2K；金屬 ；熔化；銅棒；分子模擬
銅（Cu）因其優異的導熱、導電性能被廣泛應用于電子器件與高溫換熱部件。熔化是銅加工和再制造的核心環節，但宏觀實驗難以直接捕捉原子尺度的熱振動與結構演變。分子動力學模擬可以在皮秒-納秒時間尺度上“放大”熔化過程，為合金設計、焊接工藝及失效分析提理論支撐。
Sophia
關鍵詞：GROMACS；冰；拉伸; 分子動力學模擬
冰（尤其是六方冰?Ih）的微觀力學性能直接影響到極地工程、寒區交通、冷熱循環材料以及航空航天器在超低溫環境中的安全與可靠性。傳統宏觀實驗很難捕獲納米尺度下冰的裂紋萌生與氫鍵斷裂細節，而分子動力學（MD）模擬恰能在原子層面揭示這些本質機理。
盡管宏觀尺度的實驗觀測和連續介質理論模型（能夠描述水油界面中油包水液滴的整體運動行為，但要深刻揭示其微觀起源和分子機制，分子動力學模擬是不可或缺的關鍵研究手段。
在Material Studio軟件中，我們可以通過構建W/O界面，并在足夠的動力學模擬來解釋其在分子層面上的運動行為。
關鍵詞：頁巖油，分子動力學，lammps，gromacs，界面張力，最小混相壓力
摘要：分子模擬方法在探究納米尺度下分子間相互作用方面展現出巨大的技術優勢。因此，本文采用分子動力學模擬方法，研究體相CO2/原油的混相機理。
通過我這套LAMMPS, GROMACS代碼，你可以實現不同氣體，不同油種類，不同溫度下的油氣界面張力和最小混相壓力計算。
關鍵詞：GROMACS；NaCl；氣液界面; 分子動力學；packmol
海水淡化、海氣相互作用及儲能電解質等領域，需要研究鹽溶液在氣?液界面處的微觀結構和動態行為。相比宏觀實驗，分子動力學（MD）模擬可直接揭示 Na+、Cl- 以及水分子在界面處的分布與取向，為理解表面張力、離子特異性（Hofmeister
（1）基于聚合物分子熱動力學模型：Arruda-Boyce模型(也稱八鏈模型)，采用非線性彈簧來描述分子鏈之間的作用力，以及阻尼-彈簧系統模擬分子鏈的力學特性，成為應用最為廣泛的聚合物本構模型。該模型也應用在MAT 168號材料卡片中，如圖1所示。但是該模型只適用于材料屈曲前對材料粘彈特性的預測，并不能很好的考慮屈曲后的力學特性。
關鍵詞：CP2K；烷烴；裂解；高溫；分子模擬
在有氧氣的情況下，物質在高溫下發生的分解稱為燃燒，而在沒有氧氣的情況下則稱為熱解。烷烴的質量越大，支鏈越多，熱解的速率通常也會越大。烷烴的裂解涉及到C-C和C-H鍵的斷裂，是自由基機理。本案例將通過CP2K軟件實現烷烴的熱解反應。
