等温等压分子动力学模拟的度规张量柔性胞算法

一种用于在（路径积分）分子动力学模拟中采样（量子）等压-等温系综的高效积分器方案

An Efficient Integrator Scheme for Sampling the (Quantum) Isobaric-Isothermal Ensemble in (Path Integral) Molecular Dynamics Simulations

本文提出一种统一的中点积分器方案，可同时采样构型与体积分布，用于经典和量子等压-等温系综的高效模拟，在不增加计算代价下将时间步长提升5到10倍并保持相同精度。

Reactive molecular dynamics at constant pressure via non-reactive force fields: extending the Empirical Valence Bond method to the isothermal-isobaric ensemble

The Empirical Valence Bond (EVB) method offers a suitable framework to obtain reactive potentials through the coupling of non-reactive force fields. However, most of the implemented functional forms for the coupling terms depend on complex spatial coordinates, which precludes the computation of the stress tensor for condensed phase systems and prevents the possibility to carry out EVB molecular dynamics in the isothermal-isobaric (NPT) ensemble. In this work, we make use of coupling terms that depend on the energy gaps, defined as the energy differences between the participating non-reactive f…

基于Nose-Poincare恒温器的定压分子动力学辛算法

Symplectic algorithm for constant-pressure molecular dynamics using a Nose-Poincare thermostat

提出了一种新的等温等压分子动力学模拟算法。该方法使用具有Andersen活塞和Nos 'e-Poincar' e恒温器的扩展的Hamilton算子，其最近由Bond、Leimkuhler和Laird [J. Comp. Phys.，151，（1999）]。这种Nos 'e-Poincar' e-Andersen（NPA）公式比Nos 'e-Hoover-Andersen方法具有优势，因为NPA是Hamilton的，并且可以利用辛积分方案，这导致长时间模拟的稳定性增强。运动方程的积分采用广义蛙跳算法，该方法易于实现，辛，明确和时间可逆。为了证明该方法的稳定性，我们使用铝的模型显示测试模拟的结果。

固体的路径积分模拟

Path-integral simulation of solids

本文描述了量子多体系统统计力学的路径积分公式，目的是介绍固体模拟的实用技术。介绍了可分辨量子粒子的蒙特卡罗和分子动力学方法，特别注意等温等压系综。这些计算技术应用于不同类型的固体，包括稀有气体固体（氦和较重的元素），IV族材料（金刚石和元素半导体），和分子固体（重点是氢和冰）。这些材料的结构，振动和热力学性质进行了讨论。应用还包括固体中的点缺陷（结构和扩散），以及固体表面和吸附物中的核量子效应。不同的现象进行了讨论，固体到固体和取向相变，量子过程，经典到量子交叉率，和各种有限温度的非谐效应（热膨胀，同位素效应，电子-声子相互作用）。原子核的量子效应在有轻原子存在时最为显著，因此特别强调的是含有氢作为组成元素或杂质的固体。

基于SCAN泛函的从头算分子动力学研究液态水的结构、电子和动力学性质

Structural, Electronic, and Dynamical Properties of Liquid Water by ab initio Molecular Dynamics based on SCAN Functional within the Canonical Ensemble

采用SCAN元-GGA泛函近似，对正则系综中的液态水进行了从头算分子动力学（AIMD）模拟，并与GGA水平的PBE泛函和包含PBE泛函的Tkatchenko-Scheffler van der Waals（vdW）色散修正的结果进行了系统的比较.我们分析了液态水的各种性质，包括径向分布函数，氧-氧-氧三重态角分布，四面体，氢键，扩散系数，环统计，态密度，带隙和偶极矩。我们发现，扫描功能通常是更准确的比其他两个功能的液态水，不仅捕获的中程VDW相互作用，但也减轻了PBE模拟中规定的过于强大的氢键。我们还比较了基于扫描的AIMD模拟的结果在典型的等温等压合奏。我们的研究结果表明，SCAN提供了一个可靠的描述大多数结构，电子和动力学性质的液态水。

Isotope effects on molecular structures and electronic properties of liquid water via deep potential molecular dynamics based on SCAN functional

Feynman path-integral deep potential molecular dynamics (PI-DPMD) calculations have been employed to study both light (H$_2$O) and heavy water (D$_2$O) within the isothermal-isobaric ensemble. In particular, the deep neural network is trained based on ab initio data obtained from the strongly constrained and appropriately normed (SCAN) exchange-correlation functional. Because of the lighter mass of hydrogen than deuteron, the properties of light water is more influenced by nuclear quantum effect than those of heavy water. Clear isotope effects are observed and analyzed in terms of hydrogen-bon…

Workflow for investigating thermodynamic, structural and energy properties of condensed polymer systems from Molecular Dynamics

Soft matter materials and polymers are widely used in the controlled delivery of drugs. Simulation and modeling provide insight at the atomic scale enabling a level of control unavailable to experiments. We present a workflow protocol for modeling, simulating, and analyzing structural and thermodynamic response properties of poly-lactic-co-glycolic acid (PLGA), a well-studied and FDA approved material. We concatenate a battery of molecular dynamics, computational chemistry, highly parallel scripting, and analysis tools for generating properties of bulk polymers in the condensed phase. We provi…

大平衡：汽液平衡的分子模拟新方法

Grand Equilibrium: vapour-liquid equilibria by a new molecular simulation method

本文提出了一种计算混合物汽液平衡的分子模拟新方法。在该方法中，独立的热力学变量是温度和液体组成。在第一步中，进行液相的等压等温模拟，其中所有组分及其导数相对于压力的化学势，即，计算偏摩尔体积。从这些结果，一阶泰勒级数展开的化学势的函数的压力$μ_i(p)$在恒定的液体组成的确定。这一信息是必要的，因为液体中的特定压力通常不等于平衡压力，而平衡压力必须在蒸汽模拟过程中找到。在第二步骤中，进行汽相的一个伪巨正则模拟，其中使用先前确定的函数$μ_i(p^v)$根据瞬时压力$p^v$设置化学势。用这种方法，得到了与给定温度和液体组成相一致的蒸汽压和蒸汽组成的结果，并将这种新方法应用于纯Lennard-Jones流体、二元和三元混合Lennard-Jones球，结果与文献中的相应数据吻合得很好。

单OPLS-UA模型姜黄素分子在水、甲醇和二甲基亚砜中的性质。分子动力学计算机模拟结果

On the properties of a single OPLS-UA model curcumin molecule in water, methanol and dimethyl sulfoxide. Molecular dynamics computer simulation results

采用分子动力学（MD）方法，在等压-等温系综下研究了姜黄素单分子在水、甲醇和二甲基亚砜溶剂中的模型溶液性质.我们最近提出的姜黄素分子的联合原子OPLS力场（OPLS-UA）模型[J. Mol.液体，2016，223，707]与SPC/E水组合，以及用于甲醇和二甲亚砜的OPLS-UA型模型。我们已经非常详细地描述了由不同溶剂介质引起的溶质分子内部结构的变化。本文分析了溶质分子与溶剂粒子之间的对分布函数。不同物种之间的氢键的统计特征进行了探讨。最后，我们得到了姜黄素分子在三种模型溶剂中的自扩散系数。

压力诱导玻璃化转变的分子动力学模拟

Molecular Dynamics Simulations of a Pressure-induced Glass Transition

本文采用分子动力学算法模拟了等压-等温系综下双组分Lennard-Jones液体在不同温度下的压缩过程。液体的粘度随着压力增加，经历变宽的转变，进入结构上停滞的无定形状态。这种转变，就像更熟悉的一个冷却诱导，是与一个显着增加二十面体有序。事实上，最终状态的结构，如通过键合分析所测量的，在玻璃态、冷冻态中基本上是相同的，无论是通过挤压还是通过在压力下冷却而产生的。我们已经计算了一个有效的硬球填充分数在过渡，定义的过渡压力或温度的截止扩散常数，类似于传统的实验室定义的玻璃化转变的任意，低截止粘度。在该转变点处的填充分数不是恒定的，但对于在较高温度下压缩的运行而言始终较高。我们表明，这是因为定义的过渡点在扩散常数常数的恒定截止点是不相同的结构逮捕，在压力的进一步变化诱导没有进一步的结构变化的点，但这两个替代的描述可以通过使用热激活截止扩散常数调和。这使得在结构停滞点的扩散的特征活化能的估计。