計(jì)算機(jī)模擬分子材料.pdf

計(jì)算機(jī)模擬與材料分子設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)模擬與材料分子設(shè)計(jì)

CCCCompuomputttterer SiSiSiSimumullllaatititition anon andddd MMMMoollllecuecullllarar DDDDesesiiiigngn

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of Technology Graduate Course, Lecture 5 2010 Autumn

LectureLecture 55

勢能面的構(gòu)筑及其最新動態(tài)勢能面的構(gòu)筑及其最新動態(tài)

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勢能面勢能面勢能面勢能面

勢能面是一種數(shù)學(xué)函數(shù)用來描述分子的能量

與其幾何結(jié)構(gòu)與其幾何結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系關(guān)系。

?分子力學(xué)是把能量作為伸縮，彎曲，扭轉(zhuǎn)

等的函數(shù)。這個(gè)近似模型不能描述化學(xué)鍵斷

裂等情況裂等情況，而而且需要有合適的參數(shù)需要有合適的參數(shù)。

?量子力學(xué)給出一個(gè)能量函數(shù)適用于任何分

子子，，但是實(shí)際上使用的仍是近似的量子力學(xué)但是實(shí)際上使用的仍是近似的量子力學(xué)

模型以降低計(jì)算消耗。

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最簡單的最簡單的最簡單的最簡單的一一維勢能面維勢能面維勢能面維勢能面

Standard Diatomic Bond Stretch

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一一般勢能面的維數(shù)般勢能面的維數(shù)般勢能面的維數(shù)般勢能面的維數(shù)

? 一般情況下勢能面究竟有幾維呢般情況下勢能面究竟有幾維呢？定義定義一

個(gè)原子的位置，原則上只需在三維空間里

取取三個(gè)坐標(biāo)個(gè)坐標(biāo)(e.g. x, y, and z)。

? 但是但是，，勢能面不能取決于原子的絕對位置勢能面不能取決于原子的絕對位置，，

而取決于其相對于周圍其他原子的位置

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

? 因此，典型的勢能面的維數(shù)應(yīng)該等于分子

的自由度數(shù)的自由度數(shù)(3(3NN-66, NN 為原子數(shù)且大于為原子數(shù)且大于22 ，分分

子為非線性)

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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

總結(jié)

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