作者Evil Genius分子动力学(moleculardynamics)是一套分子模拟方法该方法主要是依靠计算机来模拟分子、原子体系的运动是一种多体模拟方法。通过对分子、原子在一定时间内运动状态的模拟从而以动态观点考察系统随时间演化的行为。分子、原子的轨迹是通过数值求解牛顿运动方程得到;势能(或其对笛卡尔坐标的一阶偏导数)通常可以由分子间相互作用势能函数、分子力学力场、全始计算给出。对于考虑分子本身的量子效应的体系往往采用波包近似处理或采用量子力学的费恩曼路径积分表述方式处理。分子动力学也常常被采用作为研究复杂体系热力学性质的采样方法。在分子体系的不同状态构成的系综中抽取样本从而计算体系的构型积分并以构型积分的结果为基础进一步计算体系的热力学量和其他宏观性质。分子动力学最早在20世纪50年代由物理学家提出如今广泛应用于物理、化学、生物体系的理论研究中。分子动力学基本原理起始构型分子模拟的基础:选择一个能量较低的起始构型一般分子的起始构型主要来自实验数据或量子化学计算或对接。在确定起始构型之后要赋予构成分子的各个原子速度这一速度是根据波尔兹曼分布随机生成的由于速度分布符合波尔兹曼统计因此在这个阶段体系的温度是恒定的。另外在随机生成各个原子的运动速度之后须进行调整使得体系总体在各个方向上的动量之和为零即保证体系没有平动位移。平衡相由上一步确定的分子组建平衡相在构建平衡相的时候会对构型、温度等参数加以监控。成品相进入生产相之后体系中的分子和分子中的原子开始根据初始速度运动可以想象其间会发生吸引、排斥乃至碰撞这时就根据牛顿力学和预先给定的粒子间相互作用势来对各个粒子的运动轨迹进行计算。在这个过程中体系总能量不变但分子内部势能和动能不断相互转化从而体系的温度也不断变化在整个过程中体系会遍历势能面上的各个点计算的样本正是在这个过程中抽取的。结果分析用抽样所得体系的各个状态计算当时体系的势能进而计算构型积分。分子动力学能研究的性质宏观可观测的性质密度溶解性熔点、沸点蒸发/升华蛤介电常数粘度表面张力热容体积热膨胀系数.....微观性质、特征、结构原子分子的空间分布情况粒子运动轨迹、构象变化构象、构型分布比例体系柔性、结构波动程度氢键、盐键、水桥、π-π堆积等作用的稳定性及出现位置非平衡过程中结构变化过程、扩散吸附等过程.....分子动力学能研究的体系分子动力学能研究什么体系和问题取决于有没有合适力场常见的研究体系如下分子动力学模拟的要素分子动力学模拟的常规流程Gromacs分子动力学模拟的时间尺度1s 1000ms1ms (毫秒))1000us10-3s1us (微秒) 1000 ns10-6s1ns (纳秒)1000ps10-9s1ps皮秒)1000fs10-12s1fs(飞秒)10-15s经典动力学的每一步通常为2fs现今模拟长度普遍在几百ns因此动力学过程一般需要做上千万步随着技术的发展中高配置的机器在对300残基左右的蛋白模拟时一天可以达到100ns.Anton是一台电脑一台特殊设计的、功能单一的超级电脑不是软件。目的只有一个:令分子动力学模拟运算得更快。Anton3目前能做到的是在几天内获得的(1)数百万原子体系毫秒级轨迹(2)超过5000万原子的超大体系亚毫秒级轨迹。这是计算化学完完全全的崭新疆域这意味着Anton3不仅让分子模拟在时间尺度上跨入毫秒时代更在空间尺度上迈入病毒时代、细胞器时代!动态模拟过程示例模拟计算的SCI刊物分子动力学模拟的程序生物体系模拟:GROMACS、NAMD、Amber、CHARMM其他模拟程序:GROMOS、OpenMM、Discovery Studio、DesmondYASARA、ACEMD、GENESIS一些分子设计、可视化程序也带有初级简单的分子动力学模拟功能,如Chem3D、HyperChem、Schrodinger Suite(Desmond)、MOE、Sybyl、MacroModel。GROMACS简单介绍最常用于的研究体系:生物分子、液体·编写语言:C十约两百万行主要运行平台:Linux(亦可在Windows、MacOS下编译运行获取:开源、免费操作方式:纯命令行无官方图形界面最关键长处:计算速度很快并行效率很高初代开发者:berendsen 、 david van der Spoel目前核心开发者:David van der Spoel、Erik、LindahlBerk Hess . Mark Abraham生活很好有你更好。