分子力场

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在化学和分子建模的背景下,力场是一种计算方法,用于估计分子内原子之间以及分子之间的力。所选能量函数的参数可以来自物理和化学实验、量子力学计算或两者。力场是原子间势能,与经典物理学中的力场使用相同的概念,不同之处在于化学中的力场参数描述了能量景观,从中可以得出作用在每个粒子上的力作为势能的梯度关于粒子坐标。 全原子力场为系统中的每种原子提供参数,包括氢,而联合原子间势将甲基和亚甲基桥中的氢和碳原子视...

分子力场

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在化学和分子建模的背景下,力场是一种计算方法,用于估计分子内原子之间以及分子之间的力。 所选能量函数的参数可以来自物理和化学实验、量子力学计算或两者。 力场是原子间势能,与经典物理学中的力场使用相同的概念,不同之处在于化学中的力场参数描述了能量景观,从中可以得出作用在每个粒子上的力作为势能的梯度 关于粒子坐标。

全原子力场为系统中的每种原子提供参数,包括,而联合原子间势将甲基和亚甲基桥中的氢和碳原子视为一个相互作用中心。 粗粒度势通常用于蛋白质、核酸和多组分复合物等大分子的长时间模拟,牺牲化学细节以获得更高的计算效率。

功能形式

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分子力学中势能的基本函数形式包括由共价键连接的原子相互作用的键合项,以及描述长程静电和范德华力的非键合(也称为非共价)项。

键项和角项通常由不允许键断裂的二次能量函数建模。 更昂贵的莫尔斯电势提供了在更高拉伸下共价键的更现实的描述。 二面角能量的函数形式从一个力场到另一个力场是可变的。 此外,可能会添加不正确的扭转项以加强芳环和其他共轭系统的平面性,以及描述不同内部变量(例如角度和键长)耦合的交叉项。 一些力场还包括氢键的明确项。

非键合项的计算量xxx。 一个流行的选择是将相互作用限制为成对能量。 范德瓦尔斯项通常用 Lennard-Jones 势计算,静电项用库仑定律计算。 然而,两者都可以通过常数因子进行缓冲或缩放以解释电子极化率。

分子力场

键拉伸

由于债券很少会显着偏离其参考值,项 l 0 , i j {displaystyle l_{0,ij}} 通常被称为平衡键长,这可能会引起混淆 . 平衡键长是在 298 K 平衡时采用的值,所有其他力场项和动能贡献。 因此,l 0 , i j {displaystyle l_{0,ij}} 通常与 298 K 实验中的实际键长有几个百分点的差异。

键伸缩常数 k i j {displaystyle k_{ij}} 可以从实验红外光谱、拉曼光谱或高级量子力学计算中确定。 常数 k i j {displaystyle k_{ij}} 决定了分子动力学模拟中的振动频率。 原子之间的键越强,力常数的值就越高,红外/拉曼光谱中的波数(能量)就越高。

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  3. 键拉伸

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