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分子模拟软件简介 20
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5.2 NAMD 简介 20
5.3 NAMD 的编译 21
5.4 均匀体系模拟 23
5.5 模拟小结 27
结 论 29
致 谢 30
参考文献 31
绪论
分子模拟是兴起于 80 年代的一种计算机辅助实验技术，它利用计算机，以原子级 别的模型来描述原子簇或分子结构与行为的计算机模拟手段。近年来，随着计算机技 术(计算机硬件及更高效的算法等)的发展，分子模拟技术高速地发展，并有成为化学 研究领域的日常研究工具的趋势[1]。分子模拟可以模拟分子的静态结构和分子的动态 行为(如吸附与扩散以及氢键的缔合和解缔等)。分子模拟是一种以计算机上的实验[2]， 可以直接利用量子化学基本原理对物质的性质进行计算，也可以根据已有的实验数据 进行拟合，构建合理的模型，并选择合适的算法，计算出分子结构与行为。分子模拟 法可以再现物质的微观结构，从分子水平上对实验现象及其机理进行解释。从微观的 水平上对化学反应的路径、过渡态以及反应机理的研究，可以在一定程度上代替以往 的化学合成、结构分析、物理检测等实验手段用于新材料的开发设计，缩短新材料研 制所需的时间，有效地降低开发所需成本。对于某些在实验上需要高压、高温等高危 险性条件的实验，利用分子模拟的方法对其可能的实验现象及机理进行预测，除了可 以有效地降低实验成本外，也规避了实验过程中可能出现的各种危险。
随着分子力场的开发，计算机软硬件的发展和人们对计算算法的改进，使得分子 模拟逐渐成为实验化学家和实验物理学家必不可少的工具[3]。20 世纪 90 年代中期，分 子模拟已经在气体膜分离领域，为研究膜分离机理、预测膜的溶解和扩散性能、膜自 由体积等结构性能变化的研究领域中作为一种全新的研究手段被采用。
分子模拟常用的方法主要有四种：量子化学 QM 法，分子力学 MM
动力学MD方法和分子蒙特卡洛MC 法[4]。
1.1 量子化学(QM)方法
法，分子
量子化学[5-14]的研究原理为用量子力学的知识解决化学上的相关问题。量子化学 将分子系统当成量子力学系统，从分子系统中解出波函数。通过解出的波函数，算出 分子系统性质，同时能够算出分子系统在特殊状态时的性质。所以，量子化学能够研 究如分子系统中结构与性能之间的关系；分子与分子之间的相互作用；分子间的相互 反应和其他问题。在现在的化学键理论中，分子轨道理论的发展相当快，计算机技术 也提高得很快，量子化学仿真技术也渐渐在完善。
1.1.1 量子化学基本原理
根据量子化学，解薛定谔方程能够求得分子性质：
HR,r ER,r