分子动力学模拟计算水分子扩散系数计算材料学实验1、实验目的(1)了解分子动力学方法的原理。(2)熟练MS 软件构建分子和体相的基本操作。(3)掌握分子动力学模拟的基本步骤。(4)掌握粒子扩散系数的计算方法。2、实验原理(1)分子动力学模拟(moleculardynamicssimulation ,简称MD )方法首先是由Alder 和Wainwright 提出的,现已逐渐成为预测系统特性、验证理论和改进模型的计算工具。MD 方法的基本思想是把物质看成由原子和分子组成的粒子系统,从该体系的某一假定的位能模型出发,并假定体系粒子的运动遵循经典力学或量子力学描述的规律,若已知粒子的所有受力作用,则可以求解出运动方程而得到系统中全体粒子在相空间中的轨道,然后统计得到系统的热力学参数、结构和输运特性等。也就是由体系的微观性质来求算其宏观性质,属于微观尺度的模拟技术。2、实验原理(2)均方根位移:分子动力学计算系统中原子由起始位置不停移动,每一瞬间位置皆不同。以表示时间t 时粒子i 的位置。粒子位移平方的平均值称为均方根位移(MeanSquareDisplacement=MSD ):(3)粒子扩散