CASTEP計(jì)算理論總結(jié)

1、CASTEPCASTEP計(jì)算原理XBAPRS #CASTEPCASTEP計(jì)算原理XBAPRSl6l6分子力場(chǎng)計(jì)算方法與嚴(yán)格的量子力學(xué)算法相比，最大的特點(diǎn)就是處理體系可以很大。在分子力場(chǎng)的算法中很多的參數(shù)來(lái)自于廣泛實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬和和嚴(yán)格量子力學(xué)計(jì)算，因此這類算法不僅在重復(fù)實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)方面很適用，而且部分量子效應(yīng)也包含在這些半經(jīng)驗(yàn)的算法中了。分子力場(chǎng)算法特點(diǎn)可歸納為以下幾點(diǎn)：1處理體系大小與量子力學(xué)計(jì)算相比要大幾個(gè)數(shù)量級(jí)，因此采用分子力場(chǎng)算法可以模擬凝聚態(tài)分子體系，生物大分子(蛋白質(zhì)，多肽結(jié)構(gòu))，晶體結(jié)構(gòu)，有機(jī)和無(wú)機(jī)化合物分子等，計(jì)算方面主要是計(jì)算一些與微觀量子效應(yīng)不敏感的性質(zhì)，如相組織的分離，狀態(tài)方程

2、以及鍵能等。2可以對(duì)構(gòu)成體系總能量的各個(gè)部分進(jìn)行單獨(dú)分析，比如前面提到的能量計(jì)算中鍵能由成鍵作用，非鍵作用以及交叉作用等構(gòu)成，可以單獨(dú)分析這些作用產(chǎn)生的物理效應(yīng)。3在分子力場(chǎng)計(jì)算中可以方便的引入各種約束條件，比如固定結(jié)構(gòu)中部分原子的坐標(biāo)，固定晶體晶格常數(shù)，晶體體積等，這些約束在研究類似于界面問(wèn)題時(shí)是很重要的。分子力場(chǎng)中無(wú)法計(jì)算的體系有：Electrontransitionstate(Phononadsorption)；Electrontransportphenomena；Protontransfer(acid/basereactions).MS中分子力場(chǎng)支持的算法簡(jiǎn)介MS中支持分子力場(chǎng)算法的模

3、塊主要是Discover和Forcesite這兩個(gè)，其中Forcesite提供了目前幾乎全部的分子力場(chǎng)算法，比如COMPASS、PCFF、CVFF以及Universal等。現(xiàn)對(duì)這些分子立場(chǎng)計(jì)算方法適用范圍做介紹：1Consistentforcefield-COMPASSandPCFF自洽場(chǎng)分子力場(chǎng)計(jì)算方法包括CFF91,PCFF,CFF以及COMPASS，是第二代半經(jīng)驗(yàn)力場(chǎng)算法，其能量計(jì)算包含了交叉耦合作用校正。這類計(jì)算方法中的參數(shù)主要由以下物質(zhì)實(shí)驗(yàn)或計(jì)算數(shù)據(jù)得到：含H,C,N,O,S以及P的化合物，主要是由這些元素相互之間形成的物質(zhì)；鹵素原子以及離子；堿金屬陽(yáng)離子以及某些在生物化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)重要

4、的金屬二價(jià)陽(yáng)離子PCFF基于CFF91構(gòu)建，主要增加了聚合物，金屬以及分子篩體系方面的計(jì)算參數(shù)。COMPASS是目前最新一代的分子力場(chǎng)計(jì)算方法，其開發(fā)初衷就是用于計(jì)算凝聚態(tài)體系性質(zhì)的，在金屬氧化物以及傳統(tǒng)的化合物計(jì)算方面已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步?？偟膩?lái)說(shuō)自洽場(chǎng)分子力場(chǎng)計(jì)算方法還是適合于計(jì)算主族元素之間形成的化合物，而且這些物質(zhì)成鍵必須是正常的方式。2CVFFandCVFFauqCVFF是一種典型的較早應(yīng)用的分子力場(chǎng)算法，在MS的Discover模塊中在進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬時(shí)默認(rèn)計(jì)算方法就是CVFF，這個(gè)算法包含了部分非簡(jiǎn)諧作用以及能量耦合作用項(xiàng)，但不是全部CVFF算法應(yīng)用廣泛，因此其計(jì)算是可靠的，主要用于計(jì)算多肽和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)CVFFauq是CVFF的增強(qiáng)版本，增加了非鍵結(jié)合的校正，計(jì)算范圍也擴(kuò)大到硅酸鹽，鋁硅酸鹽和粘土等。3Dreiding這是一類比較特殊的分子力場(chǎng)計(jì)算方法，適用范圍也很廣，可用于計(jì)算有機(jī)大分子，各種有機(jī)化合物以及由主族元素構(gòu)成的無(wú)機(jī)化合物，同時(shí)還有一個(gè)特點(diǎn)就是可以計(jì)算一些缺乏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的新結(jié)構(gòu)化合物，包括成鍵特殊的物質(zhì)，但必須是以上物質(zhì)范圍內(nèi)的。4Universal適用范圍最廣泛的計(jì)算方法，對(duì)元素周期表內(nèi)的所有元素適用，因此一般結(jié)構(gòu)都可以采用這個(gè)算法。ByXB