一份分子动力学模拟资源 lammps+MS 适合初学者~~~_百度文库
两大类热门资源免费畅读
续费一年阅读会员，立省24元！
文档贡献者
评价文档：
百度文库破亿啦
一份分子动力学模拟资源 lammps+MS 适合初学者~~~
采​用​l​a​m​m​p​s​和​m​a​t​e​r​i​a​l​s​ ​s​t​u​d​i​o​软​件​模​拟​金​属​分​子​,​比​较​详​细​的​程​序​说​明​,​适​合​初​学​者​~​~​~​~
把文档贴到Blog、BBS或个人站等：
普通尺寸(450*500pix)
较大尺寸(630*500pix)
大小：1.61MB
登录百度文库，专享文档复制特权，财富值每天免费拿！
你可能喜欢lammps 运行_百度文库
两大类热门资源免费畅读
续费一年阅读会员，立省24元！
评价文档：
lammps 运行
不​错​的​资​料
阅读已结束，如果下载本文需要使用
想免费下载本文？
把文档贴到Blog、BBS或个人站等：
普通尺寸(450*500pix)
较大尺寸(630*500pix)
你可能喜欢&& 查看话题
我设计的《分子模拟入门》课程教学大纲 —— 欢迎大家批评指正
下学期打算在学院里开设一门《分子模拟入门》的选修课，对象是学院里全英文教学强化班的大三、大四学生（说明一下：大三的学生《物理化学》刚刚开始学，所以很多基础的东西要普及到）。另外，课程是36学时，即每周2节课。
本课程作为分子模拟领域的入门级课程，将重点介绍分子模拟中常用的两大类方法——分子动力学方法和蒙特卡洛方法。通过理论讲授与计算机实验相结合的办法，使同学们掌握“阅读并理解文献中与分子模拟相关的内容”所需的背景知识，并初步培养学生在建模、编程、结果分析等方面的动手能力，为有兴趣从事分子模拟研究的人提供一个基础训练。
我选的教材是分子模拟方面非常经典的黑宝书，即Daan Frenkel & Berend Smit，《分子模拟入门》，世界图书出版公司，2010年 （英文原版： Daan Frenkel & Berend Smit, Understanding Molecular Simulation: From Algorithms to Applications, 2nd Edition, Academic Press, 2001）。在国内搞本科全英文教学，教材的选择是个大问题，因为大部分的英文书都很贵。这本黑宝书虽然对分子动力学和Monte Carlo的介绍方面很基础，但是上来就假设读者有一定的统计力学基础，有点不太适合本科教学，对于研究生来说更加合适。如果大家对于教材有更好的建议，欢迎指出来。
下面是我设计的教学大纲，欢迎大家根据自己的经验，多多批评指正，帮助我一起把这门课上好。
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
第一章&&概述
& &课时：1 周，共2课时
　　目的要求：掌握分子模拟的基本概念、了解分子模拟的发展、了解分子模拟的应用、了解本课程的授课内容和目的要求
第一节&&分子模拟概述
&&一、计算机模拟和分子模拟的发展史
& && &为什么需要计算机模拟？计算机模拟与实验研究和理论研究的关系？什么是分子模拟？ 分子模拟包含哪些内容？
第二节&&分子模拟的应用
&&一、分子模拟的应用示例
& && &通过文献学习，了解分子模拟在化学、化工、生物、材料科学、制药、物理等领域的重要应用
第三节&&课程介绍
&&一、本课程的授课内容和目的要求
& && &使学生对教学进度和课程的考核有清楚的认识。
为什么要来上这门课？希望在这门课里学到哪些方面的知识？
这门课会包含一定的计算机编程的内容，希望采用哪种编程语言？
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
第二章&&基本原理
& &课时：2 周，共4课时
　　目的要求：引导学生建立微观尺度下的分子世界与宏观世界中可观测的物理量之间定量的联系、了解统计力学的一些基本概念与内容，掌握系综(ensemble)的概念。
第一节&&微观尺度下的分子世界与宏观世界中可观测的物理量之间的关联
热力学状态函数
内含形式（intensive property）: 温度、压力、密度、黏度、化学势，……
外延性质（extensive property）: 体积、物质的量、质量、能量、熵，……
微观状态下的分子世界
以单原子气体为例，考虑三维体系下的N个原子
From microscale to macroscale
引导学生建立微观尺度下的分子世界与宏观世界中可观测的物理量之间定量的联系
常温常压下1 L水中有多少水分子？通常分子模拟处理的体系的体积在(10 nm)3 ~ (1 μm)3 左右，计算在此体积下水分子的数目？（假设水的密度为 1g/cm3）
假设在水分子中，H-O键的键长为95.84 pm, H-O-H键的键角为104.45o, 考虑如何通过编程实现将100个水分子随机的放在一个体积为(10 nm)3 的立方盒子里面？
第二节&&统计力学基础
系综的概念
　微正则系综 （microcanonical ensemble, NVE）
　正则系综 （canonical ensemble, NVT）
　等温等压系综 （NPT）
　巨正则系综（grand canonical ensemble，μVT）
Boltzmann分布和Maxwell-Boltzmann分布
各态历经性（ergodicity）
通过Ising model和Harmonic oscillator模型锻炼学生对系综的概念的理解。
通过估算常温下气体分子的速度锻炼学生对Maxwell-Boltzmann分布的理解
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
第三章&&分子动力学模拟
& &课时：7 周，共14课时
　　目的要求：1) 经典力学知识的回顾，掌握牛顿运动方程，了解拉格朗日力学和哈密顿力学的表述方式; 2) 理解力场的概念，掌握描述原子间相互作用的常用势函数，掌握势函数与原子间相互作用力的转换; 3) 理解数值求解牛顿运动方程的基本方法，掌握Velocity Verlet算法; 4) 了解分子动力学模拟程序的基本框架，在授课教师的指导下，写一个简单的分子动力学模拟程序; 5) 理解从分子模拟中计算所考察体系的热力学性质和结构性质的基本方法; 6) 理解从分子模拟中计算所考察体系的动力学性质基本方法; 7) 结合文献资料，了解分子动力学模拟在化学、化工、生物、材料科学、制药、物理等领域的应用。
第一节&&经典力学回顾
牛顿运动定律
矢量力学、动量、动能、势能、求解牛顿运动方程
经典力学的其它理论表述方式
拉格朗日力学（Lagrangian mechanics）、哈密顿力学（Hamiltonian mechanics）
以（Damped） harmonic oscillator为例，锻炼学生对对牛顿运动方程的理解
第二节&&力场 (force field)
以常见的CHARMM力场为例，介绍全原子力场的基本内容
重点讲解范德华力(Lennard-Jones potential)和静电相互作用(Coulomic interactions)
势函数与原子间相互作用力的转换
相互作用势为标量，而相互作用力为矢量
以Lennard-Jones potential为例，推导势函数与原子间相互作用力的转换
第三节 数值求解牛顿运动方程
Verlet algorithm
Velocity Verlet algorithm
积分time step的选取
以（Damped） harmonic oscillator为例，通过数值解与解析解的比较，提高学生对不同积分方法和积分时间步长的选取的认识。
如何实现模拟单原子气体体系的分子动力学模拟（NVE系综）程序的编写？
第四节 编写分子动力学模拟程序
分子动力学模拟程序的基本框架
量纲的选择——real units vs. reduced (simulation) units
计算非成键相互作用时截断距离(cut-off distance)的选取
边界的处理——周期性边界条件
Verlet列表法和元胞链接列表法(cell list)
通过运行所编写的分子动力学模拟程序，在NVE系综下，考察体系总能量、动能、势能、温度、压力随时间的变化。
第五节 从分子模拟中计算所考察体系的热力学性质和结构性质的基本方法
热力学性质：温度、压力、比热容……
结构性质：分子尺寸、径向分布函数（radial distribution function）
通过运行所编写的分子动力学模拟程序，考察体系的径向分布函数随密度的变化。
第六节 从分子模拟中计算所考察体系的动力学性质的基本方法
粒子的扩散系数
时间相关函数 (time correlation function)
通过运行所编写的分子动力学模拟程序，考察体系中原子的扩散系数随密度的变化。
第七节 分子动力学模拟在化学、化工、生物、材料科学、制药、物理等领域的应用
结合文献，总结分子动力学模拟在不同领域的应用
分子动力学模拟常用的软件（Lammps, NAMD, Gromacs等）
结合网上教程，利用Gromacs软件模拟溶菌酶在水中的分子动力学
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
第四章&&Monte Carlo模拟
课时：4 周，共8课时
　　目的要求：1) 了解蒙特卡洛模拟方法的基本概念，理解随机过程、随机变量和随机数的概念，掌握概率分布的基本概念；2）理解统计学中抽样的概念，掌握简单抽样和重要性抽样方法；3）掌握蒙特卡洛模拟中的Metropolis算法，了解分子模拟中常用的trial moves；4）了解蒙特卡洛模拟程序的基本框架，在授课教师的指导下，写一个简单的Monte Carlo模拟程序
第一节 基本概念
随机过程和随机变量
蒙特卡洛模拟方法
确定性模拟（deterministic model）与随机性模拟（stochastic model）的对比
利用（0,1）之间均匀分布的随机数发生器，得到符合不同分布的随机数
编写计算机程序，实现对随机行走（random walk）的模拟
第二节 简单抽样和重要性抽样
抽样的概念
简单随机抽样
重要性抽样
以Monte Carlo方法估算π的值为例，练习简单抽样和重要性抽样Monte Carlo方法
以产生自避行走链(self-avoiding walk)这一高分子物理中重要的模型为例，练习简单抽样和重要性抽样Monte Carlo方法
第三节 Metropolis算法和Trial moves
Metropolis算法
Trial moves
如何通过Monte Carlo模拟研究Lennard-Jones流体的状态方程？
如何通过Monte Carlo模拟研究Ising模型？
如何通过Monte Carlo模拟研究气体的吸附?
第四节 编写分子动力学模拟程序
Monte Carlo模拟程序的基本框架
编写Monte Carlo模拟程序，实现对Lennard-Jones流体的状态方程的研究
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
第五章&&注意事项及高等方法
课时：4 周，共8课时
　　目的要求：1) 理解并掌握分子模拟中的误差估计方法；2）了解编写分子动力学/蒙特卡洛模拟程序时应该注意的问题与编程技巧，掌握一些常见的加快程序运行的方法；3）理解全原子分子模拟的局限性，掌握粗粒化模型与介观尺度模拟的概念，了解一些常见的粗粒化模型。
第一节 误差估计
各态历经性（ergodicity）回顾
块平均（block averages）
第二节 注意事项及编程技巧
Verlet列表法和元胞链接列表法(cell list)
截断尺寸的选取
长程相互作用的处理
约束算法（Constraint algorithm,如SHAKE，LINCS等）
多时间尺度数值积分算法（rRESPA）
第三节 粗粒化模型与介观尺度模拟
隐形溶剂模型
粗粒化模型（coarse-grained models）
Langevin dynamics 和 Brownian dynamics
Dissipative Particle Dynamics (DPD)
利用LAMMPS分子动力学模拟软件，考察对所学内容的掌握。
如何通过Langevin dynamics，Brownian dynamics或Dissipative Particle Dynamics实现对纳米粒子或聚合物在微流道中的运动轨迹的模拟？
（The end )
:hand::hand: :hand::hand::hand::hand: 赞！
如果是给没有基础的同学上课，我建议增加一个内容，就是告诉大家该怎么读手册，lammps和gromacs的手册都好厚，但是手册又是必须读的，可以根据你的理解，告诉大家手册从哪里读起，如何读，遇到问题后如何查阅手册和利用网络资源解决问题。 :tiger28::tiger28::tiger28::tiger28::tiger28: :hand::hand:近世代数第二章答案_百度文库
两大类热门资源免费畅读
续费一年阅读会员，立省24元！
评价文档：
近世代数第二章答案
阅读已结束，如果下载本文需要使用
想免费下载本文？
把文档贴到Blog、BBS或个人站等：
普通尺寸(450*500pix)
较大尺寸(630*500pix)
你可能喜欢Lammps_软件的学习和应用(__ziliao)_百度文库
两大类热门资源免费畅读
续费一年阅读会员，立省24元！
文档贡献者
评价文档：
Lammps_软件的学习和应用(__ziliao)
把文档贴到Blog、BBS或个人站等：
普通尺寸(450*500pix)
较大尺寸(630*500pix)
大小：1.51MB
登录百度文库，专享文档复制特权，财富值每天免费拿！
你可能喜欢