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周期性边界条件
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周期性边界条件(PBCs)是分子模拟与数学模型中的常用近似方法之一,其思想是用一个称为元胞的周期性盒子来近似地描述宏观的体系。在一个元胞周围有紧密堆积的完全相同的元胞。例如在二维体系中,一个方形元胞四周有相同的元胞(称为"镜像"),若一个粒子从右边边界穿出,则从左边边界对应位置有相同粒子进入,由此保证了元胞中粒子数目以及物理量如动量与能量的守恒。
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尽管计算机的计算能力发展迅速,但用其模拟粒子数目非常巨大(阿佛加德罗常数数量级)的宏观体系仍然是不现实的。当今计算机能模拟数百万乃至千万个粒子的体系,要用这有限个粒子数目反映宏观相的热力学性质,只能借助于周期性边界来实现,使用有限个粒子的体系近似地描述宏观体系的性质。分子动力学模拟中,常使用PBC描述气体、液体、溶液及晶态的行为。