从头计算分子动力学基本理论和高级方法

从头计算分子动力学基本理论和高级方法

Dominik Marx

Ab Initio Molecular

Dynamics

Basic Theory and Advanced Methods

2009；584pp

Hardback

ISBN9780521898638

D. Marx等著

从头计算分子动力学方法或称为第一原理分子动力学，是对分子作经典与量子混合处理的一种方法，其基本思想最早是由Paul Enrenfest 提出来的，他把原子核视为经典粒子而把电子仍作为量子对象，实质是一种平均场理论。其后，发展成著名的Born?Oppenheimo "绝热分子动力学"，广泛地应用于量子化学和一些少体问题的研究工作。1985年R.Car 和M. Parrinello 把两者的优点以优化的方法结合起来，极大地提高了这一方法的应用能力和使用范围，因而受到普遍的重视。

从头计算分子动力学通过统一处理分子动力学和电子

结构理论把密度泛函理论和分子动力学方法有机地结合，使复杂分子体系和过程，包括化学反应以及电子的极化效应和化学键的本质等实际的计算机模拟领域发生了革命性改变。

本书第一次提供了这一快速增长领域涉及的方法及其

广泛的应用范围，从基础理论直到先进的方法给出了协调一致的阐述，堪称是对研究生和研究人员的一部极具吸引力的教材。它包含了各种从头分子动力学技术的系统推导，使读者能理解常用的方法，评估它们的优点和缺点。本书还讨论了广泛使用的Car?Parrinello方法的特点，纠正了目前在研究文献中发现的各种错误。

此外，本书还详细地介绍了一些用于典型平面波的电子结构编码和程序设计的、使该领域的初学者容易理解并普遍使用的程序包，并使开发人员能够方便地改进它们的代码及添加新的功能。

除了前言和第1章开场白“为什么需要从头计算分子动力学”之外，本书的内容分为三大部分共10章，第一部分基本技巧，含第2-4章，2. 入门：统一MD和电子结构；3. 实现：使用平面波的基；4. 用平面波处理原子：精确的赝势。第二部分高级技巧，含第5-8章，5.超出标准的从头计算分子动力学；6. 超越保模赝势；7. 计算性能；8. 并行计算。第三部分应用，含第9-11章，9. 从材料到生物分子；10. 来自于从头模拟的一些性能；11. 展望。

这是一部内容十分新颖丰富且实用性很强的高水平教材。作者们叙述的内容尽可能详尽，特别注重一些使用的技巧和难点的分析讨论。对于从事与分子动力学相关的教学与科研人员、高年级大学生和研究生是一本很好的参考书。

丁亦兵，

教授

(中国科学院研究生院)

Ding Yibing, Professor

(The Graduate School,CAS)