LAMMPS 教 程
王 延 颋
中国科学院理论物理研究所
中科院超算中心培训
北京
2012 年 9 月 17-18 日
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1. 分 子 动 力 学 模 拟 基 本 概 念
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1.1. 计算科学 ─ 理论与实验科学的桥梁
求解
模型参数
理论科学
计算科学
实验科学
模型框架
指导
计算物理的作用
求解解析理论无法求解的问题
模拟多体问题,得到更贴近实际体系的结果
模拟实验做起来困难或不可能做的条件
计算用到大量近似和模拟理想化实验条件,所以还是更贴近理论
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1.2. 分子模拟 ─ 研究原子分子层面的物性
计算物理包括数值求解和计算机模拟两大类
对物质的模拟大致分为宏观、介观、微观三个层次
分子模拟方法分为 Monte Carlo (MC) 和 Molecular Dynamics (MD) 两大类
对 Boltzmann 分布的重要性采样:统计物理是理论基础.
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分子模拟
1.3. 第一性计算 ─ 电子结构方法
解多体薛定谔方程:HΨ({r}) = E Ψ ({r})
方程中包含所有原子核和电子的哈密顿量和波函数
原子间相互作用由主要由电子决定
计算系统最低能量构型,原子光谱等
计算化学反应势垒,速率等
Gaussian 软件包
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1.4. 第一性计算 ─ 密度泛函理论
解多体薛定谔方程:HΨ(ρ({r})) = E Ψ (ρ({r}))
用电子密度代替电子坐标,从而大大减少计算自由度
适于进行较大体系的计算
VASP 软件包
仍然难以做有限温度的模拟
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1.5. 蒙特卡罗(MC)模拟
只计算势能,不用计
算力
基于 Boltzmann 分
布,只能模拟平衡态体系
http://cmm.cit.nih.gov/intro_simulation/node25.html
模拟步长可以很大
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