分子模拟-理论与实验 内容简介

《分子模拟——理论与实验》**篇主要介绍分子模拟技术基础理论，内容涉及量子力学方法和分子力学方法，其中重点介绍了基于分子力学的分子动力学模拟的基本理论和实际应用。第二篇为9个有代表性的实验，内容涉及无机、有机、胶化、高分子等学科，可供读者亲自上机操作，重在帮助学生从分子层次上理解化学物质的结构性能关系、动力学性质和反应特性等，培养学生采用分子模拟技术解决化学问题的能力，并激发学生的科研兴趣。《分子模拟——理论与实验》可供从事计算化学的科研工作者使用，也可作为化学化工专业本科生、研究生的教材。

分子模拟-理论与实验 本书特色

《分子模拟——理论与实验》篇主要介绍分子模拟技术基础理论，内容涉及量子力学方法和分子力学方法，其中重点介绍了基于分子力学的分子动力学模拟的基本理论和实际应用。第二篇为9个有代表性的实验，内容涉及无机、有机、胶化、高分子等学科，可供读者亲自上机操作，重在帮助学生从分子层次上理解化学物质的结构性能关系、动力学性质和反应特性等，培养学生采用分子模拟技术解决化学问题的能力，并激发学生的科研兴趣。《分子模拟——理论与实验》可供从事计算化学的科研工作者使用，也可作为化学化工专业本科生、研究生的教材。

分子模拟-理论与实验 目录

**篇分子模拟理论基础/1第1章绪论21.1分子模拟21.2基本概念41.2.1坐标系41.2.2分子图形51.2.3分子表面51.2.4原子模型和粗粒模型71.2.5模拟方法81.3分子模拟历史91.3.1早期的刚性球势和lennardjones势91.3.2小的非极性分子101.3.3极性分子和离子101.3.4链分子和聚合物101.3.5分子模拟中的系综101.3.6多体相互作用111.3.7非平衡分子动力学模拟111.4模拟资源12参考文献15第2章统计力学基础172.1统计力学基本原理172.1.1系综172.1.2热力学平均182.1.3其他涨落热力学性质192.1.4输运系数212.2粒子动力学222.2.1非约束粒子的运动222.2.2受约束粒子的运动232.2.3维里定理27参考文献27第3章力场283.1势函数293.2简正模式303.2.1特征运动303.2.2分子光谱313.2.3光谱与力常数313.3简单体系的分子力场323.4势能函数的具体形式333.4.1键伸缩势343.4.2键角弯曲势353.4.3二面角扭转势363.4.4离平面的弯曲势383.4.5交叉项403.4.6van der waals势403.4.7静电相互作用413.4.8氢键势433.5常见的力场433.5.1opls力场443.5.2ecepp/3力场443.5.3amber力场453.5.4charmm力场453.5.5mm3力场463.5.6cff力场473.5.7通用力场483.5.8compass力场483.6联合原子和约化处理493.7粗粒力场503.7.1martini力场503.7.2从全原子到粗粒模型523.8多体势533.9水分子力场543.9.1简单水分子模型543.9.2可极化水分子模型563.10选择力场563.10.1力场的命名563.10.2力场的发展趋势573.10.3如何选择力场57参考文献58第4章能量*小化644.1势能面644.2势函数的极小值654.3非导数求极值法674.3.1单纯形法674.3.2按序单坐标逼近法684.4导数求极值法694.5一级导数求极值法704.5.1*速下降法704.5.2共轭梯度法744.6二级导数求极值法754.6.1牛顿拉森法754.6.2准牛顿拉森法764.6.3沿对角线分块牛顿拉森法774.7能量*小化方法的选择和收敛性判据774.8过渡态结构与反应路径784.8.1鞍点和二次区域794.8.2搜寻鞍点814.8.3反应路径824.9溶剂化效应83参考文献84第5章模拟中的基本原理855.1短程相互作用865.1.1相互作用力865.1.2周期边界条件 865.1.3非周期边界方法875.1.4*近镜像方法885.1.5近邻列表895.1.6连锁格子方法905.1.7后续处理问题915.2长程相互作用945.2.1ewald求和法955.2.2反应场方法985.2.3pppm方法1005.2.4树状方法1015.3模拟过程1035.3.1选择初始构型1045.3.2判断平衡1045.3.3模拟结果和偏差分析107参考文献108第6章monte carlo 模拟1106.1monte carlo模拟中的配分函数1106.2monte carlo原理1126.2.1函数积分1126.2.2metropolis取样和markov链1136.3基本monte carlo模拟1156.3.1算法1166.3.2平动1166.3.3取向运动1176.4不同系综中的monte carlo模拟1216.4.1正则系综1226.4.2等温等压系综1236.4.3巨正则系综1256.4.4微正则系综125参考文献126第7章分子动力学模拟1287.1积分运动等式1287.2verlet预测方法1297.2.1verlet算法1297.2.2蛙跳verlet算法1307.2.3速度verlet算法1307.2.4beeman算法1317.3gear预测校正方法1317.3.1基本的gear算法1317.3.2gear算法的改进方法1327.4分子体系中的积分方法1327.4.1小分子1337.4.2大分子1337.5不同系综中的分子动力学1387.5.1微正则系综1387.5.2正则系综1397.5.3恒压恒焓系综1437.5.4等压等温系综1457.5.5巨正则系综1467.6相关函数1487.6.1时间相关函数1487.6.2空间相关函数1507.6.3输运性质151参考文献152第8章介观模拟1558.1耗散粒子动力学模拟1558.1.1基本原理1558.1.2如何选择步幅和噪声1588.1.3如何选择排斥参数1598.1.4如何选择floryhuggins参数1608.1.5dpd在胶体化学中的应用实例1618.2介观动力学模拟1628.2.1热力学部分1638.2.2动力学部分1658.2.3参数部分1668.2.4介观动力学在聚合物溶液中的应用实例166参考文献167第9章量子化学1689.1schr dinger方程1689.1.1born-oppenhemer近似1699.1.2单电子近似1709.1.3原子轨道线性组合近似1719.1.4roothaan方程1719.2电子相关和后hf方法1729.2.1组态相互作用1739.2.2多体微扰方法1749.3密度泛函理论1769.4基函数（基组）的选择1779.4.1lcao1789.4.2sto（slater type orbital）1789.4.3双ζ及三ζ基1789.4.4gto（gaussian type orbital）1799.4.5简缩的gaussian基组1799.4.6分裂价基1809.5半经验分子轨道方法1819.5.1全略微分重叠方法（cndo）1819.5.2间略微分重叠方法（indo）1829.5.3忽略双原子微分重叠方法（nddo）182参考文献182第二篇分子模拟实验/183第10章分子模型的创建与优化18410.1分子模型的绘制18410.2分子构型优化18610.3复杂分子结构的创建189思考题191第11章分子轨道的计算和分析19311.1分子轨道等值面图19311.2总电子密度图19611.3静电势图19611.4电荷分布图19811.5分子表面199思考题201第12章势能面计算20212.1键的断裂20312.2分子间的弱相互作用20612.3分子构象搜索20912.4化学反应势能面扫描213思考题215第13章化学反应模拟21613.1计算化学反应的自由能21613.2优化搜索过渡态220思考题225第14章分子光谱计算22614.1红外和拉曼光谱22614.2紫外可见光谱23014.3x射线衍射光谱235第15章溶液行为的分子动力学模拟239思考题244第16章固体材料表面吸附行为的monte carlo模拟24516.1吸附等温线24516.2吸附构型24916.3吸附动力学250思考题252第17章表面活性剂聚集行为的介观模拟25317.1dpd方法模拟表面活性剂在溶液中的聚集行为25317.2mesodyn方法模拟嵌段共聚物的相行为256思考题259第18章生物膜的粗粒化模拟260思考题269参考文献270附录271附录ⅰmaterials studio软件简介271附录ⅱorigin自定义函数拟合及构建三维势能面、能量折线图的方法2841.自定义函数拟合2842.绘制三维势能面2853.绘制能量折线图287后记290

分子模拟-理论与实验 作者简介

苑世领，山东大学化学化工学院，副院长，教授、博导，自1999年开始，为化学院本科生讲授《物理化学》，并从2005年为研究生开设《分子模拟及其应用》课程。自2000年以来从事分子模拟计算工作，先后承担五个国家自然科学基金项目及多个油田横向项目，发表SCI论文一百余篇。