计算机模拟分子设计,计算机模拟分子材料.pdf

计算机模拟分子材料.pdf

计算机模拟与材料分子设计计算机模拟与材料分子设计

CCCCompuomputttterer SiSiSiSimumullllaatititition anon andddd MMMMoollllecuecullllarar DDDDesesiiiigngn

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of Technology Graduate Course, Lecture 5 2010 Autumn

LectureLecture 55

势能面的构筑及其最新动态势能面的构筑及其最新动态

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势能面势能面势能面势能面

势能面是一种数学函数用来描述分子的能量

与其几何结构与其几何结构之间的关系关系。

•分子力学是把能量作为伸缩,弯曲,扭转

等的函数。这个近似模型不能描述化学键断

裂等情况裂等情况,而而且需要有合适的参数需要有合适的参数。

•量子力学给出一个能量函数适用于任何分

子子,,但是实际上使用的仍是近似的量子力学但是实际上使用的仍是近似的量子力学

模型以降低计算消耗。

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最简单的最简单的最简单的最简单的一一维势能面维势能面维势能面维势能面

Standard Diatomic Bond Stretch

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一一般势能面的维数般势能面的维数般势能面的维数般势能面的维数

• 一般情况下势能面究竟有几维呢般情况下势能面究竟有几维呢?定义定义一

个原子的位置,原则上只需在三维空间里

取取三个坐标个坐标(e.g. x, y, and z)。

• 但是但是,,势能面不能取决于原子的绝对位置势能面不能取决于原子的绝对位置,,

而取决于其相对于周围其他原子的位置

((i.e.i.e. MolecularMolecular geometry)geometry)

• 因此,典型的势能面的维数应该等于分子

的自由度数的自由度数(3(3NN-66, NN 为原子数且大于为原子数且大于22 ,分分

子为非线性)

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ExampleExampleExampleExample ofofofof potentialpotentialpotentialpotential energyenergyenergyenergy surfacesurfacesurfacesurface

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StationaryStationaryStationaryStationary pointspointspointspoints onononon PESPESPESPES

StStatitionary poiintts iinclludde:

• Local minimum & Global minimum

(equilibrium structure, corresponding to

reactantreactant, productproduct, intermediateintermediate ))

• Saddle point

(transition sta

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