分子动力学的原理基础和内容详情！

一、定义与原理基础

分子动力学（MD）模拟是综合分子模拟法，融合多学科知识。其核心依牛顿力学模拟分子体系运动，把分子当作遵循牛顿第二定律的粒子，经分子间作用力计算得加速度，进而获运动轨迹，像双原子分子体系，依据原子间化学键力与范德华力等，用牛顿力学方程可模拟其振动、转动和平动等形式。

分子动力学模拟在分子体系不同状态构成的系综中抽样，以计算体系热力学量等宏观性质。系综即具相同宏观条件（如温、压、体积等）但微观状态不同的体系集合，借此抽样可得体系平均性质，如内能、焓、熵等，从而关联微观分子运动与宏观物理化学性质。

引入量子力学方法后，分子动力学研究领域可拓展至反应机理研究。因部分化学反应，尤其涉及化学键断裂与形成时，量子力学效应关键。如酶催化反应中，底物与酶活性位点间电子转移与化学键变化，用量子力学 - 分子动力学（QM/MD）联合法可更精准模拟。

计算机模拟实验方法，研究凝聚态系统有力工具，是理论计算与实验方法的有力补充。

应用于物理、化学、材料科学、生物医药等多领域。

MS、LAMMPS、Gromacs、CP2K、DS等。

蛋白三维模型搭建：同源建模、从头建模。

分子对接：蛋白质 - 小分子、核酸 - 小分子、小分子 - 小分子、蛋白 - 蛋白、蛋白 - 多肽、蛋白 - 核酸。

生物三维结构分析：蛋白在不同环境因素下的三维结构变化。

动力学研究：生物体系的弱相互作用分析、受体 - 配体组装过程、结合自由能分析、材料体系的高分子构象预测、材料与溶液界面性质、粗粒化模拟。

动力学后数据分析：回旋半径（RMSF）、径向分布函数（RDF）、扩散系数、RMSD、各种能量分析、氢键数量分析、亲疏水性分析。

药物相关模拟：药物衍生物库设计、虚拟筛选、成药性预测、毒性分析、QSAR 预测模型构建。