分子动力学模拟的理论与实践

　　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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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