1.2研究方法—分子动力学模拟

    自从20世纪90年代，由于计算机技术与科学的快速发展，计算机模拟的地位日益突出。它是在实验的基础上，通过基本的原理，构建起的一套模型和算法，从而计算得到合理的分子构型和分子行为[3]。

    分子模拟是一类通过计算机模拟来研究分子或分子体系结构与性质的重要研究方法，包括分子力学（MM）、Monte Carlo（MC）模拟、分子动力学模拟（MD）等。这些方法均以分子或分子体系的经典力学模型为基础，或通过优化单个分子总能量的方法得到分子的稳定构型（MM）；或通过反复采样分子体系位形空间并计算其总能量的方法，得到体系的最可几构型与热力学平衡性质（MC）；或通过数值求解分子体系经典力学运动方程的方法得到体系的相轨迹，并统计体系的结构特征与性质（MD）[4]。MD 模拟是目前应用最广泛的、计算庞大复杂系统的一种方法。该模拟方法以经典的运动学定律和物理力学为依据，是一种最接近系统真实情况的分子模拟方法[5]。

1.2.1分子动力学基本原理

    根据Hohenberg-Kohn第一原理，基态分子体系的微观状态是由分子核骨架的几何结构决定的；分子微观状态随时间的变化，就是分子核骨架几何结构的时间演化。20世纪50年代，科学家将实验和理论结合起来也证实了分子中核的运动规律服从经典力学[6]。

    在分子模拟体系中，体系的总能量等于势能和动能两部分之和。即：

  (1.1)

    式(1.1)中， 为体系总能量； 为体系动能； 为体系势能。其中动能 仅是关于温度 的函数，势能是关于原子位置的函数 。因为分子体系中核的运动规律服从经典力学，由牛顿定律可得第 个原子核的加速度 为：