• 分子力場

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    分子力場

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    在化學和分子建模的背景下,力場是一種計算方法,用于估計分子原子之間以及分子之間的力。 所選能量函數的參數可以來自物理和化學實驗、量子力學計算或兩者。 力場是原子間勢能,與經典物理學中的力場使用相同的概念,不同之處在于化學中的力場參數描述了能量景觀,從中可以得出作用在每個粒子上的力作為勢能的梯度 關于粒子坐標。

    全原子力場為系統中的每種原子提供參數,包括,而聯合原子間勢將甲基和亞甲基橋中的氫和碳原子視為一個相互作用中心。 粗粒度勢通常用于蛋白質、核酸和多組分復合物等大分子的長時間模擬,犧牲化學細節以獲得更高的計算效率。

    功能形式

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    分子力學中勢能的基本函數形式包括由共價鍵連接的原子相互作用的鍵合項,以及描述長程靜電和范德華力的非鍵合(也稱為非共價)項。

    鍵項和角項通常由不允許鍵斷裂的二次能量函數建模。 更昂貴的莫爾斯電勢提供了在更高拉伸下共價鍵的更現實的描述。 二面角能量的函數形式從一個力場到另一個力場是可變的。 此外,可能會添加不正確的扭轉項以加強芳環和其他共軛系統的平面性,以及描述不同內部變量(例如角度和鍵長)耦合的交叉項。 一些力場還包括氫鍵的明確項。

    非鍵合項的計算量xxx。 一個流行的選擇是將相互作用限制為成對能量。 范德瓦爾斯項通常用 Lennard-Jones 勢計算,靜電項用庫侖定律計算。 然而,兩者都可以通過常數因子進行緩沖或縮放以解釋電子極化率。

    分子力場

    鍵拉伸

    由于債券很少會顯著偏離其參考值,項 l 0 , i j {\\displaystyle l_{0,ij}} 通常被稱為平衡鍵長,這可能會引起混淆 . 平衡鍵長是在 298 K 平衡時采用的值,所有其他力場項和動能貢獻。 因此,l 0 , i j {\\displaystyle l_{0,ij}} 通常與 298 K 實驗中的實際鍵長有幾個百分點的差異。

    鍵伸縮常數 k i j {\\displaystyle k_{ij}} 可以從實驗紅外光譜、拉曼光譜或高級量子力學計算中確定。 常數 k i j {\\displaystyle k_{ij}} 決定了分子動力學模擬中的振動頻率。 原子之間的鍵越強,力常數的值就越高,紅外/拉曼光譜中的波數(能量)就越高。

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    1. 分子力場
    2. 功能形式
    3. 鍵拉伸

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