来源:“码农不会写诗”公众号
分子动力学(Molecular Dynamics,MD)模拟是分子模拟中最为广泛的模拟方法,其基本原理是在一定系统及分子势能函数已知的条件下,通过势函数描述分子间相互作用,然后由牛顿经典运动方程计算物理系统中各个原子的运动轨迹,然后采用统计方法计算出体系的物理化学特性,从而得到系统的宏观特性。
MD主要基于分子力场,系统中粒子的运动具有正确的物理依据(基于量子力学,实验方法),精确性高,可广泛用于各种反应系统及物料反应中各类特性的探讨。
MD模拟经过不断地完善和发展,从最初的单原子分子系统延伸到多原子分子、聚合物分子以及生化分子系统。所用力场复杂性也大大增加,常用的经典力场有MM、AMBER、CHARM、GROMACS和CVFF等。
反应分子动力学(Reactive force field molecular dynamics, ReaxFF MD)是由Van Duin和Goddard共同发展的将反应力场(ReaxFF)和MD相结合的一种基于键级,可以描述复杂体系中分子键的断裂和生成的模拟方法,其力场参数主要来自于量子化学计算数据。下图为不同尺度的化学计算方法层次表示,ReaxFF MD将量子力学(QC)和传统分子动力学的优势相结合,在大幅降低计算成本、提高模拟速度的同时,可获得与量子化学方法相近的准确度,为探索复杂分子体系的化学反应提供了一种十分有潜力的研究方法。
由于ReaxFF MD在保证高准确度的同时提高了模拟速度,可以模拟成千上万乃至数十万原子数量的化学反应系统,所以其后处理难度也有所上升,但随着编程语言和电脑算力的普及,以及业内科研和产业人员的不断贡献,ReaxFF MD在各领域的应用日渐增多,其可行性和准确性也大大增加,如今在科研和应用行业都可以取得不错的效果。
在此特别感谢业内人员的不断克坚攻难和坚持不懈,相信ReaxFF MD在国内也会有长足的发展和贡献!
笔者鉴于学习期间难以有充足的学习资料,甚觉入门困难,耗费精力。今特开此系列为学习和应用ReaxFF MD技术的同行们尽可能多的提供帮助。说一句题外话,笔者曾也有执笔天涯的梦想,希望坚持下去也算是了梦罢了。
本系列旨在从0到1手把手带教ReaxFF MD模拟,使用LAMMPS进行ReaxFF模拟,其中主要以燃烧和热解等实例为主进行分析,但也会涉及其他领域的一些分享和知识(奈何笔者水平有限,一起学习吧)。主要内容包括但不限于:
1. 搭建ReaxFF(LAMMPS)模拟环境(基于Linux);
2. 建立模拟系统,可能涉及MS建模导入Lammps;
3. LAMMPS常用命令介绍;
4. 模拟数据处理,主要包括:
a. 模拟系统产物数量变化;
b. 化学键动态分析,数量势能等;
c. 化学反应轨迹分析和原子追踪等;
d. 分子和模拟系统的2D、3D可视化展示
等等一系列干货内容。希望做到知无不言,言无不尽;一起学习,一起成长!
以下为一些结果展示图,可选择性食用哦~
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REF:
1. CaO催化PE热解及H2O对催化过程影响的ReaxFF MD研究与机理分析
2. 典型聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯废塑料共热解初期反应特性的ReaxFF分子模拟研究
3. 全自动ReaxFF反应机理分析软件[简称:AutoRMA]
4. Simulation methods of cotton pyrolysis based on ReaxFF and the influence of volatile removal ratio on volatile evolution and char formation
5. Large-Scale Molecular Dynamics Simulations of Three-Dimensional Ductile Failure
6. A Reactive Force Field for Hydrocarbons
标签:分子,MD,ReaxFF,展示,力场,简介,模拟 From: https://blog.csdn.net/m0_46352610/article/details/137288788