
【化】 field of force of molecule
【机】 molecular force
field; a level open space; scene
【化】 field
【医】 field; plant
分子力场(Molecular Force Field)是计算化学与分子模拟领域的核心概念,指通过数学模型量化分子内原子间及分子间相互作用的势能函数体系。其英文对应术语为"force field",常以缩写"FF"表示。该模型通过参数化方程描述化学键伸缩、角度弯曲、二面角扭转等键合作用,以及范德华力、静电作用等非键合作用,为分子动力学模拟提供能量计算基础。
专业词典定义包含三个核心要素:
势能函数:采用经典力学方程表达,如键伸缩能常用谐振子模型: $$ E_{bond} = frac{1}{2}k_b(r - r_0) $$ 其中$k_b$为力常数,$r_0$为平衡键长。
参数体系:涵盖原子类型、电荷量、键级参数等,通过量子化学计算或实验数据拟合获得,如AMBER力场的开发基于蛋白质晶体结构数据库(Protein Data Bank)的统计优化。
应用范畴:包括但不限于药物设计(如基于CHARMM力场的受体-配体结合模拟)、材料科学(如OPLS力场在聚合物相态预测中的应用),相关算法已集成至NAMD、GROMACS等专业模拟软件。
权威参考文献:
分子力场(Molecular Force Field)是描述分子内和分子间原子相互作用的一种经验数学模型,通过简化的数学函数模拟分子能量与结构的关系。以下是详细解释:
分子力场基于量子力学的波恩-奥本海默近似,将分子能量近似为原子空间坐标的函数。其核心是通过经典力学方法(而非量子计算)描述原子间的成键与非键相互作用,常用于分子动力学模拟、药物设计等领域。
分子力场的能量函数通常包括以下部分:
键合作用
非键作用
力场的准确性依赖于参数化数据,主要来源于:
以键伸缩能为例,常用谐振子模型:
$$ E_{text{bond}} = frac{1}{2} k (r - r_0) $$
其中,( k )为力常数,( r )为实际键长,( r_0 )为理想键长。
如需进一步了解具体力场类型(如AMBER、CHARMM),可参考相关文献或数据库。
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