在上篇中,我们了解了分子动力学的基础和基本原理,接下来我们来看一下MD模拟是如何保证准确性的,以及它的主要流程。
MD的准确性如何?
通常一种理论方法的出现,会伴随各种声音的出现,MD模拟也毫无例外,有支持派,当然也有质疑其准确性的。那它对分子结构和原子间相互作用描述的到底准确吗?
在上篇当中提到的范德华相互作用,其是通过LJ势进行描述的,该势中除了有与位置坐标相关的r之外,LJ势中还含有两个参数:σ和ε。以AMBER99SB力场为例,在该力场下脂肪族中的C和羰基中的C,这两个参数的值会不同。当然在不同的力场下,同种原子的这些参数也会有差别。那么这类参数是如何得到的呢?这些参数是拟合自实验数据或量子化学的结果,是通过选定初始参数,做分子模拟,然后看模拟结果和实验值的差别,重新调整参数,继续模拟,直到达到收敛标准。这一过程属于经验描述,都是为了和实验数据相符合,这也就是为什么会出现四点水模型和五点水模型的原因。而且各种力场也会根据新的实验数据去做参数优化,使其更加准确。现如今已发展了很多分子力场,比如生物模拟常用的AMBER,CHARMM,OPLS,GROMOS,材料领域常用的CFF,MMFF,COMPASS等等。
图1是与MD模拟相关的文献发表量(从-年),并且这些文章发表在顶级期刊。这表明MD模拟在近年来已经变得越来越常见,也逐渐受到了认可。
图1与MD模拟相关的文献量
MD如何应用?
应用软件
随着计算机性能的发展,能执行MD模拟的软件也逐渐增多。现如今比较主流的MD模拟软件(见表1),如AMBER,GROMACS,CHARMM等。当然也有一些其他可以进行MD模拟的计算软件,但由于只是该软件的一个模块,计算十分耗时,并不推荐。
表1几款常用的MD模拟软件
对于初学者而言,GROMACS是相对来说较为友好的软件。这款软件是开源的,也支持GPU加速,安装简单,很容易上手。鉴于GROMACS