经典MD模拟的局限性

经典MD模拟是一种计算原子、分子体系在相空间中运动轨迹的重要方 法，在研究原子、分子体系的行为和性质方面具有重要的应用。但是，由于进 行经典MD模拟，必须预先构建模拟体系的分子力场，限制了经典MD模拟的 应用范围。事实上，如果没有模拟体系的分子力场，就无法利用经典MD模拟 进行研究。此外，经典MD模拟结果的可靠性，取决于分子力场模型的正确 性。如果分子力场模型不正确，模拟结果就不能正确反映模拟体系的实际行为 和性质。

为了克服经典MD模拟的局限性，可以把第一性原理或半经验的电子结构 计算方法与MD模拟结合起来，实现第一性原理分子动力学模拟(ab initio mo- lecular dynamics, AIMD)。目前，常用的AIMD模拟方法有三种，分别是 Born-Oppenheimer 分子动力 学模拟 (Born-Oppenheimer molecular dynamics, BOMD)、Car-Parrinello 分子动力学模拟(Car-Parrinello molecular dynamics, CPMD)和路径积分分子动力学模拟(path integral molecular dynamics, PIMD) o在BOMD和CPMD中，利用第一性原理方法(包括Schrodinger方程 或密度泛函理论)计算原子间的相互作用力，仍用经典力学处理原子核的运动。 在PIMD中，不但用第一性原理方法计算原子核间的相互作用力，还考虑原子 核运动的量子效应，利用Feynman路径积分方法计算原子核的运动轨迹。