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| 內容簡介： |
分子动力学模拟是近年来飞速发展的一种分子模拟方法，它以经典力学、量子力学、统计力学为基础，利用计算机数值求解分子体系运动方程的方法，模拟研究分子体系的结构与性质。作为继实验和理论两种研究方法之后，研究分子体系结构与性质的第三种科学研究方法，分子动力学模拟已经被广泛应用于化学化工、材料科学与工程、物理、生物医药等科学和技术领域，起到越来越重要的作用。
全书共11章：第1章为绪言；第2～4章为分子的经典力学模型，包括分子的物理模型、分子间相互作用以及常用分子力场；第5～8章为经典分子动力学模拟与第一性原理分子动力学模拟的基本原理与方法，包括分子体系的运动方程及其数值解、分子动力学模拟的技巧、MD模拟的统计力学基础、第一性原理分子动力学模拟；第9章和第10章分别为分子动力学模拟的应用、分子力场的构建与MD模拟的应用实例；第11章为与MD模拟有关的其他分子模拟方法。
本书可作为化学化工、材料科学与工程、物理、生物医药等有关专业领域的高校教师、科研人员的参考书和研究生教材。
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| 目錄：
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序
前言
第1章 绪言
1.1 分子动力学模拟的发展历史
1.2 MD模拟的应用与意义
1.3 MD模拟的发展趋势
第2章 分子的物理模型
2.1 分子的物理模型在化学中的作用
2.2 原子、分子的几何模型
2.3 分子的经典力学模型
2.4 分子的量子力学模型
第3章 分子间相互作用
3.1 分子间相互作用与势函数
3.2 分子间特殊势函数
3.3 分子间相互作用的起源
3.4 氢键相互作用
3.5 常用分子间相互作用势函数
3.6 无机巨分子物质的势函数
3.7 金属势
3.8 近程相互作用和长程相互作用
第4章 常用分子力场
4.1 水分子力场
4.2 分子力场的种类
4.3 MMn系列分子力场
4.4 全原子分子力场
4.5 联合原子分子力场
4.6 量子化学分子力场
4.7 通用力场
第5章 分子体系的运动方程及其数值解
5.1 分子体系的运动方程牛顿第二定律
5.2 分子体系的运动方程哈密顿运动方程
5.3 常微分方程的数值解
5.4 分子体系运动方程的求解思路
5.5 分子体系运动方程的数值解
5.6 刚体运动方程的解
5.7 约束动力学
第6章 分子动力学模拟的技巧
6.1 周期性边界条件
6.2 势函数的计算技巧
6.3 长程力的计算
6.4 温度和压力控制技术
第7章 MD模拟的统计力学基础
7.1 热力学的基本概念
7.2 统计系综和可实现状态
7.3 各态历经假设与MD模拟
7.4 体系可实现状态数的估计
7.5 统计系综的概率分布
7.6 非Hamilton体系的统计理论
7.7 演化算符与差分格式
第8章 第一性原理分子动力学模拟
8.1 经典MD模拟的局限性
8.2 BOMD和CPMD模拟方法
8.3 平面波基函数
8.4 赝势
8.5 PIMD模拟
8.6 质子在甲醇分子和水分子之间迁移过程的AIMD模拟
第9章 分子动力学模拟的应用
9.1 MD模拟的计算机软硬件
9.2 模拟体系分子模型的建立
9.3 MD模拟的初始条件
9.4 MD模拟技术参数的确定
9.5 MD模拟的过程
9.6 MD模拟结果的处理
第10章 分子力场的构建与MD模拟的应用实例
10.1 聚炔分子力场的构建
10.2 锂离子电池电解液的MD模拟
第11章 与MD模拟有关的其他分子模拟方法
11.1 非平衡分子动力学模拟
11.3 耗散粒子动力学
11.4 Monte Carlo模拟
参考文献
附录 术语约定
索引
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| 內容試閱：
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第1章 绪言
1.1 分子动力学模拟的发展历史
1.1.1 分子动力学模拟的概念
分子模拟（molecularmodeling或molecularsimulation）是一类通过计算机模拟来研究分子或分子体系结构与性质的重要研究方法，包括分子力学（molecularmechanics，MM）、MonteCarlo（MC）模拟、分子动力学（molecu-lardynamics，MD）模拟等。这些方法均以分子或分子体系的经典力学模型为基础，或通过优化单个分子总能量的方法得到分子的稳定构型（MM）；或通过反复采样分子体系位形空间并计算其总能量的方法，得到体系的最可几构型与热力学平衡性质（MC）；或通过数值求解分子体系经典力学运动方程的方法得到体系的相轨迹，并统计体系的结构特征与性质（MD）。目前，得益于分子模拟理论、方法及计算机技术的发展，分子模拟已经成为继实验与理论手段之后，从分子水平了解和认识世界的第三种手段。
1.1.2 MD模拟的早期历史
最早的MD模拟在1957年就已实现。当时，Alder和Wainwright通过计算机模拟的方法，研究了从32个到500个刚性小球分子系统的运动。模拟开始时，这些小球分子被置于有序分布的格点上，具有大小相同的速度，但速度方向随机分布。除相互间的完全弹性碰撞外，刚性小球分子之间没有任何相互作用，小球分子在碰撞间隙做匀速直线运动。在经过一段时间的模拟，系统中的刚性小球分子速度达到Maxwell-Boltzmann分布后，他们分别根据维力定理和径向分布函数计算了系统的压力，发现两种方法得到的结果一致［1］ 。1959年，他们提出可以把MD模拟方法推广到更复杂的具有方阱势的分子体系，模拟研究分子体系的结构和性质［2］ 。
1964年，Rahman模拟研究了具有Lennard-Jones势函数的864个Ar原子体系，得到了与状态方程有关的性质、径向分布函数、速度自相关函数、均方位移等［3］ 。此后，分子模拟工作者广泛模拟研究了具有不同势函数参数的Len-nard-Jones模型分子体系，得到了体系的结构及其各种热力学性质，探讨了Lennard-Jones势函数参数对体系结构与性质的影响，建立了Lennard-Jones势函数参数与模型分子体系结构及性质之间的关系。
1.1.3 分子
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