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分子力学

2018-09-06 14:27:54     所属分类:计算化学
A force field is used to minimize the bond stretching energy of this ethane molecule.

分子力学采用经典力学来模拟分子体系。在分子力学中,使用分子力场方法计算出所有系统的势能。分子力学可用于研究小分子,也可用于研究具有成千乃至上百万原子数的大型生物系统或材料。

全原子分子力学方法具有以下性质:

  • 将每个原子模拟为单个粒子
  • 每个粒子具有一个半径值(通常为范德华半径),极化率和一个恒定的净电荷数(通常来自于量子计算和/或实验)
  • 将原子间互相成键作用模拟为“连线”,取平衡距离等于实验或计算所得的键长

这个方法有几个可能的变体。例如,许多模拟方法曾使用“原子团”模型(此模型将一个甲基基团或亚甲基单元视为单个粒子),而大型蛋白系统则通常使用“珠”模型(此模型将一个氨基酸视为二至四个粒子)进行模拟。

目录

  • 1 函数形式
  • 2 应用领域
  • 3 环境和溶剂化
  • 4 软件包
  • 5 相关条目
  • 6 参考文献
  • 7 外部链接

函数形式

Molecular mechanics potential energy function with continuum solvent.

下文中的函数(即化学势函数,或称化学力场函数),用于在给定的构象下,对独立能量进行加和,计算分子体系的势能(E)。

其中,共价键和非共价键的贡献由下面的和式求出:

分子体系的确切的势能函数形式,或其分子力场形式,取决于所使用的特定的仿真程序。

应用领域

分子力学的一个应用是能量最小化。换句话说,将 力场原则用作 优化 准则,通过适当算法(如 最速下降法)寻找(局部)最小值。

环境和溶剂化

软件包

这个列表不完整。有许多列表中未包含的软件可以用于进行分子力学模拟的计算。

  • ACEMD - GPU MD
  • Abalone
  • AMBER
  • Ascalaph
  • BOSS
  • CHARMM
  • COSMOS
  • CytoSolve
  • Ghemical
  • GROMOS
  • GROMACS
  • ICM
  • MacroModel
  • MDynaMix
  • NAMD
  • Q-Chem
  • Spartan
  • StruMM3D (STR3DI32)
  • TINKER
  • Zodiac
  • X-PLOR
  • Yasara
  • LAMMPS

相关条目

  • 分子图像
  • 分子动力学
  • Molecule editor
  • 分子力场(化学)
  • Force field implementation
  • 分子设计软件
  • GPU上的分子模拟
  • Software for molecular mechanics modeling
  • Software for Monte Carlo molecular modeling

参考文献

  • Allinger NL, Burkert U. Molecular Mechanics. An American Chemical Society Publication. 1982. ISBN 0-8412-0885-9. 
  • Box VG. The Molecular Mechanics of Quantized Valence Bonds. J Mol Model. March 1997, 3 (3): 124–41. doi:10.1007/s008940050026. 
  • Box VG. The anomeric effect of monosaccharides and their derivatives. Insights from the new QVBMM molecular mechanics force field. Heterocycles. 12 November 1998, 48 (11): 2389–417. doi:10.3987/REV-98-504. 
  • Box VG. Stereo-electronic effects in polynucleotides and their double helices. J Mol Struct. 2004, 689 (1–2): 33–41. Bibcode:2004JMoSt.689...33B. doi:10.1016/j.molstruc.2003.10.019. 
  • Becker OM. Computational biochemistry and biophysics. New York, N.Y.: Marcel Dekker. 2001. ISBN 0-8247-0455-X. 
  • Mackerell AD. Empirical force fields for biological macromolecules: overview and issues. J Comput Chem. October 2004, 25 (13): 1584–604. PMID 15264253. doi:10.1002/jcc.20082. 
  • Schlick T. Molecular modeling and simulation: an interdisciplinary guide. Berlin: Springer. 2002. ISBN 0-387-95404-X. 
  • Krishnan Namboori; Ramachandran, K. S.; Deepa Gopakumar. Computational Chemistry and Molecular Modeling: Principles and Applications. Berlin: Springer. 2008. ISBN 3-540-77302-9. [1]
  1. ^ http://www.amrita.edu/cen/ccmm[永久失效链接]

外部链接

  • Molecular dynamics simulation methods revised
  • Molecular mechanics - it is simple

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