分子力學採用經典力學來模擬分子體系。在分子力學中,使用分子力場方法計算出所有系統的勢能。分子力學可用於研究小分子,也可用於研究具有成千乃至上百萬原子數的大型生物系統或材料。

A force field is used to minimize the bond stretching energy of this ethane molecule.

全原子分子力學方法具有以下性質:

  • 將每個原子模擬為單個粒子
  • 每個粒子具有一個半徑值(通常為范德華半徑),極化率和一個恆定的淨電荷數(通常來自於量子計算和/或實驗)
  • 將原子間互相成鍵作用模擬為「連線」,取平衡距離等於實驗或計算所得的鍵長

這個方法有幾個可能的變體。例如,許多模擬方法曾使用「原子團」模型(此模型將一個甲基基團亞甲基單元視為單個粒子),而大型蛋白系統則通常使用「珠」模型(此模型將一個氨基酸視為二至四個粒子)進行模擬。

函數形式

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Molecular mechanics potential energy function with continuum solvent.

下文中的函數(即化學勢函數,或稱化學力場函數),用於在給定的構象下,對獨立能量進行加和,計算分子體系的勢能(E)。

其中,共價鍵和非共價鍵的貢獻由下面的和式求出:

分子體系的確切的勢能函數形式,或其分子力場形式,取決於所使用的特定的仿真程序。

應用領域

分子力學的一個應用是能量最小化。換句話說,將 力場原則用作 優化 準則,通過適當算法(如 最速下降法)尋找(局部)最小值。

環境和溶劑化

軟件包

這個列表不完整。有許多列表中未包含的軟件可以用於進行分子力學模擬的計算。

相關條目

  • 分子圖像
  • 分子動力學
  • Molecule editor
  • 分子力場(化學)
  • Force field implementation
  • 分子設計軟件
  • GPU上的分子模擬
  • Software for molecular mechanics modeling
  • Software for Monte Carlo molecular modeling

參考文獻

外部連結

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