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自由能微扰

指数 自由能微扰

自由能微扰 (Free Energy Perturbation, 縮寫:FEP)是用来计算自由能的一种常用方法。最早由R.

10 关系: AMBER力场分子动力学CHARMM系综縮寫热力学自由能蒙地卡羅方法配分函数GROMACS正则系综

AMBER力场

AMBER力场是在生物大分子的模拟计算领域有着广泛应用的一个分子力场。开发这个力场的是Peter Kollman课题组,最初AMBER力场是专门为了计算蛋白质和核酸体系而开发的,计算其力场参数的数据均来自实验值,后来随着AMBER力场的广泛应用,包括Kollman在内的很多课题组对AMBER力场的内容不断进行丰富,逐渐开发出了一个可以用于生物大分子、有机小分子和高分子模拟计算的力场体系。但是总体来讲,AMBER力场的优势在于对生物大分子的计算,其对小分子体系的计算结果常常不能令人满意。 AMBER力场的势能函数形势较为简单,所需参数不多,计算量也比较小,这是这个力场的一大特色,但也在一定程度上限制了这个力场的扩展性。本力场用谐振子模型计算键长伸缩能和键角弯转能,用傅立叶级数的形式来描述二面角扭转能,选用Lennard-Jones势来模拟范德华力;用库仑公式来描述静电相互作用,其势能表达式为: V_.

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分子动力学

分子动力学是一套分子模拟方法,该方法主要是依靠计算机来模拟分子、原子体系的运动,是一种多体模拟方法。通过对分子、原子在一定时间内运动状态的模拟,从而以动态观点考察系统随时间演化的行为。通常,分子、原子的轨迹是通过数值求解牛顿运动方程得到,势能(或其对笛卡尔坐标的一阶偏导数,即力)通常可以由分子间相互作用势能函数、分子力学力场、全始計算给出。对于考虑分子本身的量子效应的体系,往往采用波包近似处理或采用量子力学的费恩曼路径积分表述方式处理。 分子动力学也常常被采用作为研究复杂体系热力学性质的采样方法。以在由分子体系的不同状态构成的系综中抽取样本,从而计算体系的构型积分,并以构型积分的结果为基础进一步计算体系的热力学量和其他宏观性质。 分子动力学最早在20世纪50年代由物理学家提出,如今广泛应用与物理、化学、生物体系的理论研究中。.

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CHARMM

CHARMM(Chemistry at HARvard Macromolecular Mechanics)是一种用于分子动力学的分子力场,同时,采用这种力场的分子动力学软件包也采用了这个名称。CHARMM开发项目包括一个与马丁·卡普拉斯及其在哈佛大学的研究小组合作的开发者网络,这个网络包含了美国等地的开发者,协同开发及维护CHARMM软件包。这个软件允许进行学术研究的个人及小组在支付一定费用之后得到使用许可。 商业版本的CHARMM,名称为CHARMm(请注意此处的小写'm'),可以从Accelrys公司处得到。.

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系综

在统计物理中,系综(ensemble)代表一定条件下一个体系的大量可能状态的集合。也就是说,系综是系统状态的一个概率分布。对一相同性质的体系,其微观状态(比如每个粒子的位置和速度)仍然可以大不相同。(实际上,对于一个宏观体系,所有可能的微观状态数是天文数字。)在概率论和数理统计的文献中,使用“概率空间”指代相同的概念。 统计物理的一个原理(各态历经原理)是:对于一个处于平衡的体系,物理量的时间平均,等于对对应系综里所有体系进行平均的结果。 体系的平衡态的物理性质可以对不同的微观状态求和来得到。系综的概念是由约西亚·吉布斯在1878年提出的。 常用的系综有:.

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縮寫

縮寫(abbreviation),在语言学裡嚴格地说是一種詞語的簡易格式,又称缩略语或簡稱。但實際上,它是從詞中提取關鍵字來簡要地代表原來的意思。例如,「欧洲联盟」被省略作為「欧盟」。.

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热力学自由能

热力学自由能(英语:Thermodynamic free energy)是指一个热力学系统的能量中可以用来对外做功的部分,是热力学态函数。自由能可以作为一个热力学过程能否自发进行的判据。 对限定条件不同的热力学过程,热力学自由能有不同表达形式。最常见的有吉布斯自由能G和亥姆霍兹自由能A(或F)。等温等容过程用亥姆霍兹自由能 A.

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蒙地卡羅方法

蒙特卡罗方法(Monte Carlo method),也称统计模拟方法,是1940年代中期由于科学技术的发展和电子计算机的发明,而提出的一种以概率统计理论为指导的数值计算方法。是指使用随机数(或更常见的伪随机数)来解决很多计算问题的方法。 20世纪40年代,在冯·诺伊曼,斯塔尼斯拉夫·烏拉姆和尼古拉斯·梅特罗波利斯在洛斯阿拉莫斯国家实验室为核武器计划工作时,发明了蒙特卡罗方法。因为烏拉姆的叔叔经常在摩納哥的蒙特卡洛赌场输钱得名,而蒙特卡罗方法正是以概率为基础的方法。 与它对应的是确定性算法。 蒙特卡罗方法在金融工程学、宏观经济学、生物医学、计算物理学(如粒子输运计算、量子热力学计算、空气动力学计算)机器学习等领域应用广泛。.

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配分函数

配分函数(Partition function)是一个平衡態统计物理学中经常应用到的概念,經由計算配分函數可以将微观物理状态与宏观物理量相互联系起来,而配分函數等價於自由能,與路徑積分在數學上有巧妙的類似。 配分函数通常意指正則系綜中的配分函數,而其他的系綜,亦有其相對應的配分函數,如巨正則系綜對應巨配分函數。.

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GROMACS

GROMACS(全称:GROningen MAchine,全称格罗宁根华讯模拟体系)是一套分子动力学模拟程序包,主要用来模拟研究蛋白质、脂质、核酸等生物分子的性质。它起初由荷兰格罗宁根大学生物化学系开发,目前由来自世界各地的大学和研究机构维护。GROMACS是开源免费的软件,4.6版之前的版本使用GNU通用公共许可证(GPL)发行,而4.6版之后使用GNU宽通用公共许可证(LGPL)发行。.

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正则系综

正则系综 (canonical ensemble)是统计力学中系综的一种。它代表了许多具有相同温度的体系的集合。正则系综是最普遍应用的系综。 正则系综内每个体系的粒子数和体积都是固定的。但每个体系都可以和系综内其他体系交换能量。同时系综里所有体系的能量总和,以及体系的个数是固定的。在这些条件下,当系综内所有体系被分配到不同的微观态上,我们发现:处于每个微观态的体系的个数正比于\exp(-\beta E)\,。其中\beta.

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