分享
 
 
 

分子力场

王朝百科·作者佚名  2009-12-25
窄屏简体版  字體: |||超大  

分子力场的来源分子模拟的基础,是准确计算原子之间的相互作用,包括组成同一分子的原子之间的成键相互作用,和不同分子间的范德华相互作用,有的分子间还有氢键相互作用。描述原子间的这些相互作用,有两种方式,一个是通过量子化学计算,另外一种方式就是采用分子力场计算。

我们知道,量子化学计算分子结构和原子、分子间相互作用比较准确,但是很慢;而采用分子力场计算就会很快,因为分子力场并不计算电子相互作用,它是对分子结构的一种简化模型,所以计算很快。在这个模型中,它把组成分子的原子看成是由弹簧连接起来的球,然后用简单的数学函数来描述球与球之间的相互作用。比如,氢分子,看做有弹簧链接的两个球的话,可以用胡克定律描述两个氢原子间的能量:E=k*(b-b0)^2。其中,b表示两氢原子间距离,b0表示平衡时原子间距,k为键能系数,b0和K称为力场参数。更复杂一点可以用四次方表达:E=K1*(b-b0)^2+K2*(b-b0)^3+K3*(b-b0)^4,更多的参数可以获得对成键分子的更精确的描述。这是描述成键作用,不成键的原子间的相互作用则采用Legendre-Jones函数,或者Bukingham函数描述。

从上面可以看出来,力场用简单的数学函数描述原子间作用,称为分子力场,又叫分子力学力场。采用分子力场的分子模拟称为经典分子模拟。这是相对于采用量子力学计算的分子模拟来说的。那么,分子力学对分子结构和原子间相互作用描述的是否准确呢?这依赖于你所用的参数。而这些参数通常拟合自实验数据,或者量子化学结果。它属于经验描述,显然品质要低一些,但是由于计算速度快,适合于描述上千个乃至百万个原子的模拟,在这些情况下,我们无法采用量子力学计算,因此,只能采用经典模拟。

不同分子力场间的区别分子力场有很多,比如生物模拟常用的AMBER, CHARMM, OPLS, GROMOS,材料领域常用的CFF, MMFF, COMPASS等等。他们的区别在哪里呢?一个力场通常包括三个部分:原子类型,势函数,和力场参数。也就是说不同的力场,他们的函数形式可能不一样,或者函数形式一样而力场参数不一样。其中,最关键的差别取决于分子力学模型,比如有的力场考虑氢键,有氢键函数;有的考虑极化,有极化函数。其次,分子力场参数都是拟合特定分子的数据而生成的,比如,面向生物模拟的力场选择生物领域的分子模拟得到参数,而材料的,则侧重选择材料方面的分子。这些被拟合的分子成为训练基(training set)。

分子力场的局限由于力场参数是拟合训练基分子得到的,那么这些参数用于计算其它分子准确吗?这叫分子力场的迁移性问题。迁移性问题还包括状态迁移性问题,就是说所拟合的实验数据是常温常压下测量的,然后你模拟的可能是高温高压下的,那么分子力学的准确性也会降低。这些都属于分子力场的局限性。

常用势函数的组成分子力场有时被称为势函数。以下是一般分子力场势函数包括的几个部分:

描述分子内成键作用的项

键伸缩能:构成分子的各个化学键在键轴方向上的伸缩运动所引起的能量变化

键角弯曲能:键角变化引起的分子能量变化

二面角扭曲能:单键旋转引起分子骨架扭曲所产生的能量变化

交叉能量项:上述作用之间耦合引起的能量变化

描述分子间作用的项

非键相互作用:包括范德华力、静电相互作用等与能量有关的非键相互作用

 
 
 
免责声明:本文为网络用户发布,其观点仅代表作者个人观点,与本站无关,本站仅提供信息存储服务。文中陈述内容未经本站证实,其真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容。
2023年上半年GDP全球前十五强
 百态   2023-10-24
美众议院议长启动对拜登的弹劾调查
 百态   2023-09-13
上海、济南、武汉等多地出现不明坠落物
 探索   2023-09-06
印度或要将国名改为“巴拉特”
 百态   2023-09-06
男子为女友送行,买票不登机被捕
 百态   2023-08-20
手机地震预警功能怎么开?
 干货   2023-08-06
女子4年卖2套房花700多万做美容:不但没变美脸,面部还出现变形
 百态   2023-08-04
住户一楼被水淹 还冲来8头猪
 百态   2023-07-31
女子体内爬出大量瓜子状活虫
 百态   2023-07-25
地球连续35年收到神秘规律性信号,网友:不要回答!
 探索   2023-07-21
全球镓价格本周大涨27%
 探索   2023-07-09
钱都流向了那些不缺钱的人,苦都留给了能吃苦的人
 探索   2023-07-02
倩女手游刀客魅者强控制(强混乱强眩晕强睡眠)和对应控制抗性的关系
 百态   2020-08-20
美国5月9日最新疫情:美国确诊人数突破131万
 百态   2020-05-09
荷兰政府宣布将集体辞职
 干货   2020-04-30
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案逍遥观:鹏程万里
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案神机营:射石饮羽
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案昆仑山:拔刀相助
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案天工阁:鬼斧神工
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案丝路古道:单枪匹马
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案镇郊荒野:与虎谋皮
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案镇郊荒野:李代桃僵
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案镇郊荒野:指鹿为马
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案金陵:小鸟依人
 干货   2019-11-12
倩女幽魂手游师徒任务情义春秋猜成语答案金陵:千金买邻
 干货   2019-11-12
 
推荐阅读
 
 
 
>>返回首頁<<
靜靜地坐在廢墟上,四周的荒凉一望無際,忽然覺得,淒涼也很美
© 2005- 王朝網路 版權所有