分子力学 - Wikiwand
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分子力学

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A force field is used to minimize the bond stretching energy of this ethane molecule.
A force field is used to minimize the bond stretching energy of this ethane molecule.

分子力学采用经典力学来模拟分子体系。在分子力学中,使用分子力场方法计算出所有系统的势能。分子力学可用于研究小分子,也可用于研究具有成千乃至上百万原子数的大型生物系统或材料。

全原子分子力学方法具有以下性质:

  • 将每个原子模拟为单个粒子
  • 每个粒子具有一个半径值(通常为范德华半径),极化率和一个恒定的净电荷数(通常来自于量子计算和/或实验)
  • 将原子间互相成键作用模拟为“连线”,取平衡距离等于实验或计算所得的键长

这个方法有几个可能的变体。例如,许多模拟方法曾使用“原子团”模型(此模型将一个甲基基团或亚甲基单元视为单个粒子),而大型蛋白系统则通常使用“珠”模型(此模型将一个氨基酸视为二至四个粒子)进行模拟。

函数形式

Molecular mechanics potential energy function with continuum solvent.
Molecular mechanics potential energy function with continuum solvent.

下文中的函数(即化学势函数,或称化学力场函数),用于在给定的构象下,对独立能量进行加和,计算分子体系的势能(E)。

其中,共价键和非共价键的贡献由下面的和式求出:

分子体系的确切的势能函数形式,或其分子力场形式,取决于所使用的特定的仿真程序。

应用领域

分子力学的一个应用是能量最小化。换句话说,将 力场原则用作 优化 准则,通过适当算法(如 最速下降法)寻找(局部)最小值。

环境和溶剂化

软件包

这个列表不完整。有许多列表中未包含的软件可以用于进行分子力学模拟的计算。

相关条目

  • 分子图像
  • 分子动力学
  • Molecule editor
  • 分子力场(化学)
  • Force field implementation
  • 分子设计软件
  • GPU上的分子模拟
  • Software for molecular mechanics modeling
  • Software for Monte Carlo molecular modeling

参考文献

外部链接

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