分子动力学实验报告
（2014 至2015 学年第_2_学期）
班级：姓名：学号：
实验名称：晶格位错和层错成绩：
一、实验目的
（1）观测位错的位移场、应力场、应变场分布
（2）计算静止位错的能量（与位错理论的计算结果比较）
（3）澄清位错分解与层错能的关系
二、实验原理
1螺位错
螺型位错；螺旋位错；screw dislocation;Burgers dislocation又称螺旋位错。一个晶体的某一部分相对于其余部分发生滑移，原子平面沿着一根轴线盘旋上升，每绕轴线一周，原子面上升一个晶面间距。在中央轴线处即为一螺型位错。
假设在各向同性的介质中，UZ随着θ 角均匀的增大，可以得到位移UZ与θ 和r 的关系如下
此即为螺位错的位移场公式。也是在本次实验中，我们用来构造螺位错的依据。首先，我们搭建一个完整晶体，以中心处为位错的核心，然后根据位移场公式相继移动体系内的每个原子，使其符合螺位错的位移场分布。经过能量最小化后，我们可以得到一个稳定的含有螺位错的构型。由于圆柱体只有沿z 方向的位移，因此只有切应变。相应的，各应力分量为
2．刃型位错
滑移区与未滑移区之间的边界就称为位错。这个位错的位置由挤入上半部分晶体的额外垂直半原子面的边缘标志。在位错附近，晶体的形变可以看作是由于在晶体上半部分插入了一片额外的原子面所产生。这个原子面的插入使上半部分晶体中的原子受到挤压，而使下半部分晶体中的原子受到拉伸。
按照弹性力学理论可以得到，刃型位错的位移场诸分量为：
相应的，各应力分量为：
3．位错的应变能
位错的能量可以分为两部分：位错中心畸变能Ec 和位错应力场引起的弹性应变能Ee。位错中心区域由于点阵畸变很大，不能用胡克定律，而需借助于点阵模型直接考虑晶体结构和原子间的相互作用。据估算，这部分能量大约为总应变能的1/10～1/15 左右，故常予以忽略，而以中心区域以外的弹性应变能代表位错的应变能，此项能量可以采取连续介质弹性模型根据单位长度位错所作的功求得。对于刃型位错，
同理，对于螺型位错有
4.层错
堆垛层错（stacking fault）是广义的层状结构晶格中常见的一种面缺陷。它是晶体结构层正常的周期性重复堆垛顺序在某二层间出现了错误，从而导致的沿该层间平面（称为层错面）两侧附近原子的错误排布。例如在立方紧密堆积（CCP）结构中，其固有的正常堆垛顺序为三层重复的……ABC ABC ABC……，如果局部出现诸如……ABC A\C ABC……或者……ABC AB\A\C ABC……，则在划线处便是堆垛层错的所在。它们在形式上也可看成是由一个完整的晶格沿层错面、其两侧晶格间发生非重复周期平移所导致的结果。
三、实验过程
（1）进入md文件，之后进入md_dislocation文件夹，运行run.sh文件，之后查看results文件，记下相应的数据。
$cd口md
$cd口md_dislocation
$./run.sh
$cat口results
（2）进入相应的文件查看位错形的图像，用不同的应力分别进行染色，观察效果图。键入k值，观察位错，双击位错原子图像，分别得到两个位错的坐标值，记下坐标值算出两个位错间的距离。
（3）进入层错的文件，运行./run.sh文件，查看results，分别记下低层错能下的完美晶体和发生层错后的能量和高层错能下完美晶体和发生层错后的能量。
（4）分别进入低层错能和高层错能的问价夹，查看相应的图像，染色并做调整，得到层错的效果图。
四、实验结果
1.位错实验
(1)位错的能量
在高层错能时刃位错的图像在低层错能时的刃位错图像
在高层错能时螺位错的图像在低层错能时螺位错的图像
故得到的数据为：
类型Edge lowSF Edge highSF Screw lowSF Screw highSF 完美能量（eV）-78115.675218 -78404.902344 -45668.378858 -45841.646437 缺陷能量(eV) -78109.671405 -78398.770327 -45666.47000 -45839.663985 位错实验能量(J/m) 2.1554×10-9 2.2014×10-9 1.1988×10-9 1.2602×10-9
位错理论能量(J/m) 2.2887×10-9J/m 1.5334
位错间距(A) 30.156 12.151 12.404 6.756
层错能，各向同性，γ=0(mJ/m2) 31.5029 78.1829 76.5882 140.6157
层错能,各向同性，γ=0.33(mJ/m2) 56.2293 139.5482 59.2551 108.7922 (2)观察位错的应力场
A.低层错能下刃位错的应力场
切应力染色黑线表示半原子平面
σxx染色效果σyy染色效果
σzz染色效果σxy染色效果
σxz 染色效果σyz染色效果
B.低层错能下螺位错的应力场
切应力染色效果黑线表示螺位错的部分
σxx染色效果σyy染色效果
σzz染色效果σxy染色效果
σxz 染色效果σyz染色效果
C.高层错能下刃位错应力场
切应力染色效果黑线表示半原子平面
σxx染色效果σyy染色效果
σzz染色效果σxy染色效果
σxz 染色效果σyz染色效果
D.高层错能下螺位错应力场
切应力染色效果黑线表示螺位错部分
σxx染色效果σyy染色效果
σzz染色效果σxy染色效果
σxz 染色效果σyz染色效果 2.层错实验
得到的层错的数据为
计算实验得到层错能
低层错能:24.7936mJ·m-2
高层错能：186.3511mJ·m-2
得到的能量数据为
类型Edge lowSF Edge highSF Screw lowSF Screw highSF 完美能量（eV）-78115.675218 -78404.902344 -45668.378858 -45841.646437 缺陷能量(eV) -78109.671405 -78398.770327 -45666.47000 -45839.663985 位错实验能量(J/m) 2.1554×10-9 2.2014×10-9 1.1988×10-9 1.2602×10-9
位错理论能量(J/m) 2.2887×10-9 1.5334×10-9
位错间距(A) 30.156 12.151 12.404 6.756
层错能，各向同性，γ=0(mJ/m2) 31.5029 78.1829 76.5882 140.6157
层错能,各向同性，γ=0.33(mJ/m2) 56.2293 139.5482 59.2551 108.7922
得到的层错的图像
低层错能图像
高层错能图像
五、结果分析
1.通过观察图像可以知道刃位错和螺位错的图像，可以直观的看到刃位错和螺位错的结构是不一样的，刃位错明显多出一排半原子平面出来，而螺位错没有。而且刃位错的柏氏矢量是垂直于位错线的，螺位错的柏氏矢量则是平行于位错线的。通过观察应力场的分布也可以发现刃位错和螺位错的应力分布不相同。
2.通过实验算出的柏氏矢量的单位能量要比实验值要高。产生这种情况的原因可能是因为在位错分解的过程中释放了一定的能量，而计算的能量是未分解前的位错的能量，故计算出的能量要大于实际的能量。再者则可能是因为模拟的原子的总数不够多，模拟的原子数量级远小于实际位错的原子的数量级，故实际上会有更多的原子和位错作用。这也是导致误差的原因。
3.通过实验所得到的层错能和通过位错理论所计算出的层错能相差较大，应该不是由于实验误差所产生的。推测是由于A值得计算公式错误所导致的原因。此公式是基于各向同性的假设而推出的，而实际的铜晶体是各向异性的，故这个公式不适用此类情况。
六、实验结论
1.刃位错和螺位错在结构，柏氏矢量和应力分布场方面都是不同的。
2.实验所做的单位位错的能量与计算值不同。可能因为实验中的位错分解释放能量所导致。
3.实验所做出的曾错能与通过位错算出的位错能不一样。可能是因为A值得计算公式不正确所导致的。
乙酸乙酯皂化反应速率常数测定 实验日期： 提交报告日期： 带实验的老师 一、 引言 1. 实验目的 1．学习测定化学反应动力学参数的一种物理化学分析方法——电导法。 2．了解二级反应的特点，学习反应动力学参数的求解方法，加深理解反应动力学特征。 3．进一步认识电导测定的应用，熟练掌握电导率仪的使用方法。 2. 实验原理 反应速率与反应物浓度的二次方成正比的反应为二级反应，其速率方程式可以表示为 22dc - =k c dt （1） 将（1）积分可得动力学方程： c t 22c 0dc -=k dt c ?? （2） 20 11-=k t c c （3） 式中：0c 为反应物的初始浓度；c 为t 时刻反应物的浓度；2k 为二级反应的反应速率常数。将1/c 对t 作图应得到一条直线，直线的斜率即为2k 。 对于大多数反应，反应速率与温度的关系可以用阿累尼乌斯经验方程式来表示： a E ln k=lnA-RT （4） 式中：a E 为阿累尼乌斯活化能或反应活化能；A 为指前因子；k 为速率常数。 实验中若测得两个不同温度下的速率常数，就很容易得到 21T a 21T 12k E T -T ln =k R T T ?? ??? （5） 由（5）就可以求出活化能a E 。 乙酸乙酯皂化反应是一个典型的二级反应，
325325CH COOC H +NaOH CH COONa+C H OH → t=0时， 0c 0c 0 0 t=t 时， 0c -x 0c -x x x t=∞时， 0 0 0x c → 0x c → 设在时间t 内生成物的浓度为x ，则反应的动力学方程为 220dx =k (c -x)dt （6） 2001x k =t c (c -x) （7） 本实验使用电导法测量皂化反应进程中电导率随时间的变化。设0κ、t κ和κ∞分别代表时间为0、t 和∞（反应完毕）时溶液的电导率，则在稀溶液中有： 010=A c κ 20=A c κ∞ t 102=A (c -x)+A x κ 式中A 1和A 2是与温度、溶剂和电解质的性质有关的比例常数，由上面的三式可得 0t 00-x= -c -κκκκ∞ （8） 将（8）式代入（7）式得： 0t 20t -1k = t c -κκκκ∞ （9） 整理上式得到 t 20t 0=-k c (-)t+κκκκ∞ （10） 以t κ对t (-)t κκ∞作图可得一直线，直线的斜率为20-k c ，由此可以得到反应速率系数2k 。 溶液中的电导（对应于某一电导池）与电导率成正比，因此以电导代替电导率，（10）式也成立。本实验既可采用电导率仪，也可采用电导仪。 3实验操作 3.1 实验用品
分子动力学的模拟过程 分子动力学模拟作为一种应用广泛的模拟计算方法有其自身特定的模拟步骤,程序流程也相对固定。本节主要就分子动力学的模拟步骤和计算程序流程做一些简单介绍。 1. 分子动力学模拟步驟 分子动力学模拟是一种在微观尺度上进行的数值模拟方法。这种方法既可以得到一些使用传统方法,热力学分析法等无法获得的微观信息,又能够将实际实验研究中遇到的不利影响因素回避掉,从而达到实验研宄难以实现的控制条件。 分子动力学模拟的步骤为: (1)选取所要研究的系统并建立适当的模拟模型。 (2)设定模拟区域的边界条件,选取粒子间作用势模型。 (3)设定系统所有粒子的初始位置和初始速度。 (4)计算粒子间的相互作用力和势能,以及各个粒子的位置和速度。 (5)待体系达到平衡,统计获得体系的宏观特性。 分子动力学模拟的主要对象就是将实际物理模型抽象后的物理系统模型。因此,物理建模也是分子动力学模拟的一个重要的环节。而对于分子动力学模拟,主要还是势函数的选取,势函数是分子动力学模拟计算的核心。这是因为分子动力学模拟主要是计算分子间作用力,计算粒子的势能、位置及速度都离不开势函数的作用。系统中粒子初始位置的设定最好与实际模拟模型相符,这样可以使系统尽快达到平衡。另外,粒子的初始速度也最好与实际系统中分子的速度相当,这样可以减少计算机的模拟时间。 要想求解粒子的运动状态就必须把运动方程离散化,离散化的方法有经典Verlet算法、蛙跳算法(Leap-frog)、速度Veriet算法、Gear预估-校正法等。这些算法有其各自的优势,选取时可按照计算要求选择最合适的算法。 统计系统各物理量时,便又涉及到系统是选取了什么系综。只有知道了模拟系统采用的系综才能釆用相对应的统计方法更加准确,有效地进行统计计算,减少信息损失。 2. 分子动力学模拟程序流程 具体到分子动力学模拟程序的具体流程,主要包括: (1)设定和模拟相关的参数。 (2)模拟体系初始化。 (3)计算粒子间的作用力。 (4)求解运动方程。 (5)循环计算,待稳定后输出结果。 分子动力学模拟程序流程图如2.3所示。
第六章 分子动力学方法 6.1引言 对于一个多粒子体系的实验观测物理量的数值可以由总的平均得到。但是由于实验体系又非常大，我们不可能计算求得所有涉及到的态的物理量数值的总平均。按照产生位形变化的方法，我们有两类方法对有限的一系列态的物理量做统计平均： 第一类是随机模拟方法。它是实现Gibbs的统计力学途径。在此方法中，体系位形的转变是通过马尔科夫(Markov)过程，由随机性的演化引起的。这里的马尔科夫过程相当于是内禀动力学在概率方面的对应物。该方法可以被用到没有任何内禀动力学模型体系的模拟上。随机模拟方法计算的程序简单，占内存少，但是该方法难于处理非平衡态的问题。
另一类为确定性模拟方法，即统计物理中的所谓分子动力学方法（Molecular Dynamics Method）。这种方法广泛地用于研究经典的多粒子体系的研究中。该方法是按该体系内部的内禀动力学规律来计算并确定位形的转变。它首先需要建立一组分子的运动方程，并通过直接对系统中的一个个分子运动方程进行数值求解，得到每个时刻各个分子的坐标与动量，即在相空间的运动轨迹，再利用统计计算方法得到多体系统的静态和动态特性, 从而得到系统的宏观性质。因此，分子动力学模拟方法可以看作是体系在一段时间内的发展过程的模拟。在这样的处理过程中我们可以看出：分子动力学方法中不存在任何随机因素。 系统的动力学机制决定运动方程的形式： 在分子动力学方法处理过程中，方程组的建立是通过对物理体系的微观数学描述给出的。在这个微观的物理体系中，每个分子都各自服从经典的牛顿力学。每个分子运动的内禀动力学是用理论力学上的哈密顿量或者拉格朗日量来描述，也可以直接用牛顿运动方程来描述。这种方法可以处理与时间有关的过程，因而可以处理非平衡态问题。但是使用该方法的程序较复杂，计算量大，占内存也多。
分子动力学方法模拟基本步骤 1.第一步 即模型的设定，也就是势函数的选取。势函数的研究和物理系统上对物质的描述研究息息相关。最早是硬球势，即小于临界值时无穷大，大于等于临界值时为零。常用的是LJ势函数，还有EAM势函数，不同的物质状态描述用不同的势函数。 模型势函数一旦确定，就可以根据物理学规律求得模拟中的守恒量。 2 第二步 给定初始条件。运动方程的求解需要知道粒子的初始位置和速度，不同的算法要求不同的初始条件。如：verlet算法需要两组坐标来启动计算，一组零时刻的坐标，一组是前进一个时间步的坐标或者一组零时刻的速度值。 一般意思上讲系统的初始条件不可能知道，实际上也不需要精确选择代求系统的初始条件，因为模拟实践足够长时，系统就会忘掉初始条件。当然，合理的初始条件可以加快系统趋于平衡的时间和步伐，获得好的精度。 常用的初始条件可以选择为：令初始位置在差分划分网格的格子上，初始速度则从玻尔兹曼分布随机抽样得到；令初始位置随机的偏离差分划分网格的格子上，初始速度为零；令初始位置随机的偏离差分划分网格的格子上，初始速度也是从玻尔兹曼分布随机抽样得到。 第三步 趋于平衡计算。在边界条件和初始条件给定后就可以解运动方程，进行分子动力学模拟。但这样计算出的系统是不会具有所要求的系统的能量，并且这个状态本身也还不是一个平衡态。 为使得系统平衡，模拟中设计一个趋衡过程，即在这个过程中，我们增加或者从系统中移出能量，直到持续给出确定的能量值。我们称这时的系统已经达到平衡。这段达到平衡的时间成为驰豫时间。 分子动力学中，时间步长的大小选择十分重要，决定了模拟所需要的时间。为了减小误差，步长要小，但小了系统模拟的驰豫时间就长了。因此根据经验选择适当的步长。如，对一个具有几百个氩气Ar分子的体系，lj势函数，发现取h为0.01量级，可以得到很好的相图。这里选择的h是没有量纲的，实际上这样选择的h对应的时间在10-14s的量级呢。如果模拟1000步，系统达到平衡，驰豫时间只有10-11s。 第四步 宏观物理量的计算。实际计算宏观的物理量往往是在模拟的最后揭短进行的。它是沿相空间轨迹求平均来计算得到的（时间平均代替系综平均）
《装备制造技术》 2007年第 10期 收稿日期 :2007-08-21 作者简介 :申海兰 , 24岁 , 女 , 河北人 , 在读研究生 , 研究方向为微机电系统。 分子动力学模拟方法概述 申海兰 , 赵靖松 (西安电子科技大学机电工程学院 , 陕西西安 710071 摘要 :介绍了分子动力学模拟的基本原理及常用的原子间相互作用势 , 如Lennard-Jones 势 ; 论述了几种常用的有限差分算法 , 如 Verlet 算法 ; 说明了分子动力学模拟的几种系综及感兴趣的宏观统计量的提取。关键词 :分子动力学模拟 ; 原子间相互作用势 ; 有限差分算法 ; 系综中图分类号 :O3 文献标识码 :A 文章编号 :1672-545X(200710-0029-02 从统计物理学中衍生出来的分子动力学模拟方法 (molec- ular dynamics simulation , M DS , 实践证明是一种描述纳米科技 研究对象的有效方法 , 得到越来越广泛的重视。所谓分子动力学模拟 , 是指对于原子核和电子所构成的多体系统 , 用计算机模拟原子核的运动过程 , 从而计算系统的结构和性质 , 其中每一个原子核被视为在全部其他原子核和电子所提供的经验势场作用下按牛顿定律运动 [1]。它被认为是本世纪以来除理论分析和实验观察之外的第三种科学研究手段 , 称之为“计算机实验” 手段 [2], 在物理学、化学、生物学和材料科学等许多领域中得到广泛地应用。
根据模拟对象的不同 , 将它分为平衡态分子动力学模拟 (EM DS (和非平衡态分子动力学模拟 (NEM DS 。其中 , EM DS 是分子动力学模拟的基础 ; NEM DS 适用于非线性响应系统的模拟 [3]。下面主要介绍 EM DS 。 1分子动力学方法的基本原理 计算中根据以下基本假设 [4]: (1 所有粒子的运动都遵循经典牛顿力学规律。 (2 粒子之间的相互作用满足叠加原理。 显然这两条忽略了量子效应和多体作用 , 与真实物理系统存在一定差别 , 仍然属于近似计算。 假设 N 为模拟系统的原子数 , 第 i 个原子的质量为 m i , 位置坐标向量为 r i , 速度为 v i =r ? i , 加速度为 a i =r ?? i , 受到的作用力为 F i , 原子 i 与原子 j 之间距离为 r ij =r i -r j , 原子 j 对原子 i 的作用力为 f ij , 原子 i 和原子 j 相互作用势能为 ! (r ij , 系统总的势能为 U (r 1, r 2, K r N = N i =1! j ≠ i ! " (r ij , 所有的物理量都是随时 间变化的 , 即 A=A (t , 控制方程如下 : m i r ?? i =F i =j ≠ i
第5节生物体存在表观遗传现象 1．可遗传变异是生物的遗传物质发生改变而导致的变异，但是科学家却发现一些特别的变异：虽然DNA的序列没有改变，但是变异却可以遗传给后代，把这种现象称为表观遗传。下列关于基因和性状的关系说法错误的是（） A．基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，也可以通过控制酶的合成来控制代谢过程进而控制生物体的性状 B．基因与基因，基因与基因产物，基因和环境之间相互作用，共同调控生物的性状 C．表观遗传中，核内遗传物质在亲子代之间传递不再遵循孟德尔遗传规律 D．表观遗传的一种解释：基因在转录和翻译过程中发生了一些稳定性的改变 【答案】C 【解析】 A、基因可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，也可以通过控制酶的合成来控制代谢过程进而控制生物体的性状，A正确； B、基因与基因，基因与基因产物，基因和环境之间相互作用共同调控生物的性状，B正确； C、表观遗传中，核内遗传物质在亲子代之间传递仍然遵循孟德尔遗传规律，C错误； D、生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达（转录和翻译）过程中发生变化导致表型发生可遗传变化的现象，叫作表观遗传，D正确。 故选C。 2．下列关于表观遗传的说法不正确的是（） A．表观遗传的分子生物学基础是DNA的甲基化等 B．表观遗传现象中，生物表型发生变化是由于基因的碱基序列改变 C．表观遗传现象与外界环境关系密切 D．DNA甲基化的修饰可以遗传给后代，使后代出现同样的表型 【答案】B 【解析】 AB、表观遗传是指生物体基因的碱基序列保持不变，但基因表达和表型发生可遗传变化的现象。这一现象出现的原因是DNA的甲基化、染色体上的组蛋白发生甲基化等，A正确，B错误； C、外界环境会引起细胞中DNA甲基化水平变化，从而引起表观遗传现象的出现，C 正确；
分子动力学模拟 分子动力学就是一门结合物理,数学与化学的综合技术。分子动力学就是一套分子模拟方法,该方法主要就是依靠牛顿力学来模拟分子体系的运动,以在由分子体系的不同状态构成的系统中抽取样本,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与其她宏观性质。 这门技术的发展进程就是: 1980年:恒压条件下的动力学方法(Andersenの方法、Parrinello-Rahman法) 1983年:非平衡态动力学方法(Gillan and Dixon) 1984年:恒温条件下的动力学方法(能势‐フーバーの方法) 1985年:第一原理分子动力学法(→カー?パリネロ法) 1991年:巨正则系综的分子动力学方法(Cagin and Pettit)、 最新的巨正则系综,即为组成系综的系统与一温度为T、化学势为μ的很大的热源、粒子源相接触,此时系统不仅同热源有能量交换,而且可以同粒子源有粒子的交换,最后达到平衡,这种系综称巨正则系综。 进行分子动力学模拟的第一步就是确定起始构型,一个能量较低的起始构型就是进行分子模拟的基础,一般分子的其实构型主要就是来自实验数据或量子化学计算。在确定起始构型之后要赋予构成分子的各个原子速度,这一速度就是根据玻尔兹曼分布随机生成,由于速度的分布符合玻尔兹曼统计,因此在这个阶段,体系的温度就是恒定的。另外,在随机生成各个原子的运动速度之后须进行调整,使得体系总体在各个方向上的动量之与为零,即保证体系没有平动位移。 由上一步确定的分子组建平衡相,在构建平衡相的时候会对构型、温度等参数加以监控。 进入生产相之后体系中的分子与分子中的原子开始根据初始速度运动,可以想象其间会发生吸引、排斥乃至碰撞,这时就根据牛顿力学与预先给定的粒子间相互作用势来对各个例子的运动轨迹进行计算,在这个过程中,体系总能量不变,但分子内部势能与动能不断相互转化,从而体系的温度也不断变化,在整个过程中,体系会遍历势能面上的各个点,计算的样本正就是在这个过程中抽取的。 用抽样所得体系的各个状态计算当时体系的势能,进而计算构型积分。 作用势的选择与动力学计算的关系极为密切,选择不同的作用势,体系的势能面会有不同的形状,动力学计算所得的分子运动与分子内部运动的轨迹也会不同,进而影响到抽样的结果与抽样结果的势能计算,在计算宏观体积与微观成分关系的时候主要采用刚球模型的二体势,计算系统能量,熵等关系时早期多采用Lennard-Jones、morse势等双体势模型,对于金属计算,主要采用morse势,但就是由于通过实验拟合的对势容易导致柯西关系,与实验不符,因此在后来的模拟中有人提出采用EAM等多体势模型,或者采用第一性原理计算结果通过一定的物理方法来拟合二体势函数。但就是对于二体势模型,多体势往往缺乏明确的表达式,参量很多,模拟收敛速度很慢,给应用带来很大困难,因此在一般应用中,通过第一性原理计算结果拟合势函数的L-J,morse等势模型的应用仍非常广泛。 分子动力学计算的基本思想就是赋予分子体系初始运动状态之后,利用分子的自然运动在相空间中抽取样本进行统计计算,时间步长就就是抽样的间隔,因而时间步长的选取对动力学模拟非常重要。太长的时间步长会造成分子间的激烈碰撞,体系数据溢出;太短的时间步长会降低模拟过程搜索相空间的能力,因此一般选取的时间步长为体系各个自由度中最短运动周期的十分之一。但就是通常情况下,体系各自由度中运动周期最短的就是各个化学键的振动,而这种运动对计算某些宏观性质并不产生影响,因此就产生了屏蔽分子内部振动或其她无关运动的约束动力学,约束动力学可以有效地增长分子动力学模拟时间步长,提高搜索相空间的能
第3章 铁基块体非晶合金‐纳米晶转变的动力学模拟过程 3.1 Discover模块 3.1.1 原子力场的分配 在使用Discover模块建立基于力场的计算中，涉及几个步骤。主要有：选择力场、指定原子类型、计算或指定电荷、选择non‐bond cutoffs。 在这些步骤中，指定原子类型和计算电荷一般是自动执行的。然而，在某些情形下需要手动指定原子类型。原子定型使用预定义的规则对结构中的每个原子指定原子类型。在为特定的系统确定能量和力时，定型原子使工作者能使用正确的力场参数。通常，原子定型由Discover使用定型引擎的基本规则来自动执行，所以不需要手动原子定型。然而，在特殊情形下，人们不得不手动的定型原子，以确保它们被正确地设置。 图 3-1 1）计算并显示原子类型：点击Edit→Atom Selection，如图3‐1所示 图3-2 弹出对话框，如图3‐2所示 从右边的…的元素周期表中选择Fe，再点Select，此时所建晶胞中所有Fe
原子都将被选中，原子被红色线圈住即表示原子被选中。再编辑集合，点击Edit →Edit Sets，如图3‐3、3‐4所示。 图3-3 图3-4 弹出对话框见图3‐4，点击New...，给原子集合设定一个名字。这里设置为Fe，则3D视图中会显示“Fe”字样，再分配力场：在工具栏上点击Discover按 钮，从下拉列表中选择Setup，显示Discover Setup对话框，选择Typing选项卡，见图3‐5。 图3-5 在Forcefield types里选择相应原子力场，再点Assign（分配）按钮进行原子力场分配。注意原子力场中的价态要与Properties Project里的原子价态（Formalcharge）一致。
分子动力学实验报告 实验名称平衡晶格常数和体弹模量 实验目的 1、学习Linux系统的指令 2、学习lammps脚本的形式和内容 实验原理 原子、离子或分子在三维空间做规则的排列，相同的部分具有直线周期平移的特点。为了描述晶体结构的周期性，人们提出了空间点阵的概念。为了说明点阵排列的规律和特点，可以在点阵中去除一个具有代表性的基本单元作为点阵的组成单元，称为晶胞。晶胞的大小一般是由晶格常数衡量的，它是表征晶体结构的一个重要基本参数。 在本次模拟实验中，给定Si集中典型立方晶体结构：fcc，bcc，sc，dc。根据 可判定dc结构是否能量最低，即是否最稳定 材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量。弹性模量是描述物质弹性的一个物理量，是一个总称，包括杨氏模量、剪切模量、体积模量等。在弹性变形范围内,物体的体应力与相应体应变之比的绝对值称为体弹模量。表达式为 B=? dP dV V 式中，P为体应力或物体受到的各向均匀的压强，dV V为体积的相对变化。对于立方晶胞，总能量可以表示为ε=ME，E为单个原子的结合能，M 为单位晶胞内的原子数。晶胞体积可以表示为V=a3，那么压强P为 P=?dε dV =? M 3a2 dE da 故体积模量可以表示为 根据实验第一部分算出的平衡晶格常数，以及能量与晶格间距的函数关系，可以求得对应晶格类型的体积模量。并与现有数据进行对比。 实验过程 （1）平衡晶格常数
将share文件夹中关于第一次实验的文件夹拷贝到本地，其中包含势函数文件和input文件。 $ cp□-r□share/md_1□. $ cd□md_1 $ cd□1_lattice 通过LAMMPS执行in.diamond文件，得到输出文件，包括体系能量和cfg文件，log文件。 $ lmp□-i□in.diamond 用gnuplot画图软件利用输出数据作图，得到晶格长度与体系能量的关系，能量最低处对应的晶格长度即是晶格常数。 Si为diamond晶格结构时晶格长度与体系能量关系图如图， 由图可得能量最小处对应取a0=5.43095。 Si为fcc晶格结构时晶格长度与体系能量关系图如图， a0=4.15。 改写后的sc、bcc脚本文件分别如图所示
第二节DNA 的分子结构和特点 1．DNA 是由四种不同的(A 、G 、C 、T)脱氧核苷酸聚合而成 的高分子化合物。 2．DNA 分子的双螺旋结构：①脱氧核糖与磷酸相间排列在外侧， 形成两条脱氧核苷酸链(反向平行)，构成DNA 的基本骨架；② 两条脱氧核苷酸链之间是碱基对，排列在内侧。 3．DNA 分子中碱基之间一一对应，遵循卡伽夫法则 (碱基互补配 对)：A 一定与T 配对，A 和T 的分子数相等；G 一定与C 配对， G 和C 的分子数相等；但A ＋T 的量不一定等于G ＋C 的量。依 据卡伽夫法则可以确定是双链DNA 还是单链DNA 。 4．不同生物的DNA 碱基对的数目可能相同，但碱基对的排列顺序 肯定不同。 5．基因是有遗传效应的DNA 片段，基因中脱氧核苷酸的排列顺序 代表了遗传信息。 错误! 1．DNA 的化学组成 (1)基本组成元素：C 、H 、O 、N 、P 五种元素。 (2)基本单元：脱氧核苷酸。 (3)脱氧核苷酸分子组成： 脱氧核苷酸 ??? 脱氧核苷????? 脱氧核糖碱基、T 、G 、磷酸 (4)脱氧核苷酸的种类： ①碱基组成：腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)。 ②种类：腺嘌呤脱氧核苷酸；鸟嘌呤脱氧核苷酸；胞嘧啶脱氧核苷酸；胸腺嘧啶脱氧核苷酸。 2．DNA 分子的结构特点
[巧学妙记 ] DNA 结构的“五、四、三、二、一” 五种元素：C 、H 、O 、N 、P ； 四种碱基：A 、G 、C 、T ，相应的有四种脱氧核苷酸； 三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基； 两条长链：两条反向平行的脱氧核苷酸链； 一种螺旋：规则的双螺旋结构。 1．DNA 分子主要存在于细胞的什么部位？ 提示：DNA 分子主要存在于细胞核中的染色体上，在线粒体和叶绿体中有少量分布。 2．双链DNA 分子中，嘌呤碱基数与嘧啶碱基数有什么关系？ 提示：嘌呤碱基数＝嘧啶碱基数。 3．每个DNA 片段中，游离的磷酸基团数是多少？磷酸数∶脱氧核糖数∶含氮碱基数的比例是多少？ 提示：(1)2个；(2)1∶1∶1。 4．两个长度相同的双链DNA 分子，其结构差异主要体现在哪里？ 提示：主要体现在碱基对的排列顺序不同。 1．DNA 分子的结构 (1)基本单位——脱氧核苷酸，如图所示： 其中，○表示磷酸基团； 表示脱氧核糖(O 表示氧原子，数字表示碳原子编 号)；□表示含氮碱基，构成DNA 分子的含氮碱基共有4种，即A(腺嘌呤)、T(胸 腺嘧啶)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧啶)。 (2)一条脱氧核苷酸单链中，相邻脱氧核苷酸之间的连接如图所示：
《实验报告总结》 实验报告总结（一）： 一个长学期的电路原理，让我学到了很多东西，从最开始的什么都不懂，到此刻的略懂一二。 在学习知识上面，开始的时候完全是老师讲什么就做什么，感觉速度还是比较快的，跟理论也没什么差距。但是之后就觉得越来越麻烦了。从最开始的误差分析，实验报告写了很多，但是真正掌握的确不多，到最后的回转器，负阻，感觉都是理论没有很好的跟上实践，很多状况下是在实验出现象以后在去想理论。在实验这门课中给我最大的感受就是，必须要先弄清楚原理，在做实验，这样又快又好。 在养成习惯方面，最开始的时候我做实验都是没有什么条理，想到哪里就做到哪里。比如说测量三相电，有很多种状况，有中线，无中线，三角形接线法还是Y形接线法，在这个实验中，如果选取恰当的顺序就能够减少很多接线，做实验就应要有良好的习惯，就应在做实验之前想好这个实验要求什么，有几个步骤，就应怎样安排才最合理，其实这也映射到做事情，不管做什么事情，就应都要想想目的和过程，这样才能高效的完成。电原实验开始的几周上课时间不是很固定，实验报告也累计了很多，第一次感觉有那么多实验报告要写，在交实验报告的前一天很多同学都通宵了的，这说明我们都没有合理的安排好自己的时间，我就应从这件事情中吸取教训，合理安排自己的时间，完成就应完成的学习任务。这学期做的一些实验都需要严谨的态度。在负阻的实验中，我和同组的同学连了两三次才把负阻链接好，又浪费时间，又没有效果，在这个实验中，有很多线，很容易插错，所以要个性仔细。 在最后的综合实验中，我更是受益匪浅。完整的做出了一个红外测量角度的仪器，虽然不是个性准确。我和我组员分工合作，各自完成自己的模块。我负责的是单片机，和数码显示电路。这两块都是比较简单的，但是数码显示个性需要细致，由于我自己是一个粗心的人，所以数码管我检查了很多遍，做了很多无用功。 总结：电路原理实验最后给我留下的是：严谨的学习态度。做什么事情都要认真，争取一次性做好，人生没有太多时间去浪费。 实验报告总结（二）： 在分子生物学实验室为期两个月的实习使我受益匪浅，我不仅仅学习到了专业知识，更重要的是收获了经验与体会，这些使我一生受用不尽，记下来与大家共勉： 1.手脚勤快，热心帮忙他人。初来匝道，不管是不是自己的份内之事，都就应用心去完成，也许自己累点，但你会收获很多，无论是知识与经验还是别人的称赞与认可。 2.多学多问，学会他人技能。学问学问，无问不成学。知识和经验的收获能够说与勤学好问是成正比的，要记住知识总是垂青那些善于提问的人。 3.善于思考，真正消化知识。有知到识，永远不是那么简单的事，当你真正学会去思考时，他人的知识才能变成你自己的东西。 4.前人铺路，后人修路。墨守陈规永远不会有新的建树，前人的道路固然重要，但是学会另辟蹊径更为重要。
第一节核酸是遗传物质的证据 1.通过“活动：资料分析——噬菌体侵染细菌的实验”，概述噬菌体侵染细菌的过程，体会实验方法与技术的多样性。 2．概述肺炎双球菌的转化实验，感悟实验的严密性和逻辑的严谨性。 3．简述烟草花叶病毒的感染和重建实验，认同使用模型是进行科学研究的重要方法。 [学生用书P39] 一、染色体结构与功能 1．结构：由DNA、RNA和蛋白质组成，其中蛋白质又分为组蛋白和非组蛋白。 2．功能：是遗传物质的载体。 二、DNA是遗传物质的直接证据 1．噬菌体侵染细菌的实验 (1)实验过程(同位素标记法) 用放射性同位素35S标记了一部分噬菌体的蛋白质，用放射性同位素32P标记另一部分噬菌体的DNA。然后，用两种被标记的T2噬菌体分别去侵染细菌。当T2噬菌体在细菌体内大量繁殖后，对标记物质进行检测。结果表明，大多数35S标记的噬菌体在感染细菌时，放射性蛋白质附着在宿主细胞的外面；32P标记的噬菌体感染细菌时，放射性同位素主要进入宿主细胞内，并且能在子代噬菌体中检测到32P。 (2)实验结论：DNA是噬菌体的遗传物质。 2．肺炎双球菌的转化实验 (1)活体细菌转化实验 ①过程及现象：把加热杀死的S型菌和活的无毒R型菌混合后一起注射到小鼠体内，发现很多小鼠患败血症致死。从患病致死的小鼠血液中分离出活的S型菌。无论是活的R型菌还是死的S型菌，分别注射到小鼠体内都不能使小鼠患败血症。由此可见，加热杀死的S 型菌中的“转化因子”进入R型菌体内，引起R型菌稳定的遗传变异。 ②结论：加热杀死的S型菌中含有转化因子，能将R型菌转化为活的S型菌。 (2)离体细菌转化实验 ①过程及现象：从活的S型菌中抽提DNA、蛋白质和荚膜物质，分别与活的R型菌混合培养。只有加入DNA时，R型菌才能转化为S型菌，若用DNA酶处理DNA样品，就不能使R 型菌发生转化，并且DNA纯度越高，转化效率就越高。 ②结论：DNA是遗传物质。
分子模型实验报告 篇一：分子模拟实验实验报告生物大分子 分子模拟实验作业——生物大分子 一、实验部分 12-3-1获得PDB号为“1HCK”的蛋白（human-cyclin-dependent kinase 2,i,e.,CKD2和ATP的结合晶体结构），并采用不同的模型观察其特点 ①分别用卡通模型和丝带模型显示生物大分子结构，并用球棍模型、棒状模型显示其中小分子、金属离子等。 参考文献： Analysis of CDK2 Active-Site Hydration: A Method to Design New Inhibitors Zdeneˇk Krˇ?′z PROTEINS: Structure, Function, and Bioinformatics 55:258–274 (XX) 12.2 分子对接 ①聚合物对接前效果图 ②聚合物对接后效果图 对接后实际距离和设置的最优值 12-3-2在样本文件中，创建冰的晶体结构，分别做温度为260K，273K，298K，373K下的分子动力学模拟（10 ps），观察晶体机构的变化情况，并做定性解释。
①不同温度下冰晶体结构图： 原始冰晶体结构图 由冰晶体在不同温度下的结构可见，随温度升高，冰晶体的各个水分子之间的距离不断增加，晶体结构趋向于分散无序状。 ②不同温度下，冰晶体分子动力学模拟图 ③不同温度下体系的总能量与势能 由曲线形状可见，经过分子动力学模拟之后，体系的能量降低，变得更加稳定。 由计算结果可见，体系的总能量和势能随温度的升高而增大。因为当温度升高时，分子的热运动加剧，使分子的伸缩、转动、振动势能增加从而使分子总能量增加，而体系的是能增加是因为非键相互作用尤其是分子间氢键相互作用减弱。 二、实验心得与体会 本次实验主要进行了生物大分子的模拟。生物大分子一般包含上千个原子，目前还不能应用量子化学从头计算方法模拟，常用的方法有QM/MM方法，和纯粹的分子动力学模型。 1.关于分子力学要求掌握四点内容：（1）分子力学中，离子间的相互作用势能函数是什么？（2）势函数中存在特定的参数，怎么给参数赋初值？（3）原子类型怎样确定？（4）力场有哪些？各自的适用范围是什么？下面详细解释：
章末过关检测(三) [学生用书P119(单独成册)] (时间：45分钟，满分：100分) 一、选择题(本题包括10小题，每小题6分，共60分) 1．根据碱基互补配对原则，以下碱基间不能配对的是( ) A．A与T B．A与U C．G与C D．G与T 解析：选D。根据碱基互补配对原则，DNA分子中A与T配对、G与C配对，RNA分子中A与U配对、G与C配对。 2．下列关于核酸的叙述中，正确的是( ) A．DNA和RNA中的五碳糖相同 B．组成DNA和ATP的元素种类不同 C．T2噬菌体的遗传信息贮存在RNA中 D．双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数 解析：选D。DNA含的五碳糖是脱氧核糖，RNA含的五碳糖是核糖，A错误；组成DNA 和ATP的元素种类都是C、H、O、N、P，B错误；T2噬菌体的遗传信息贮存在DNA中，C错误；DNA中A与T配对、G与C配对，故双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数，D正确。 3．下面是4位同学拼制的DNA分子部分平面结构模型，正确的是( ) 解析：选C。根据DNA分子的结构特点可知，每条链都是由脱氧核糖和磷酸基团结合形成基本骨架，碱基位于主链内侧，所以A、B两项错误。由DNA结构可知，两个磷酸应结合在五碳糖的不同部位，所以D错误，选项C正确。 4．科学家们通过实验研究控制生物遗传的物质基础。下面有关分析正确的是( ) A．R型活菌注射到小鼠体内，小鼠正常；将S型活菌注射到小鼠体内，小鼠死亡。实验结论：S型细菌的荚膜有毒 B．将杀死后的S型菌与活的R型菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡。实验结论：R 型细菌有毒 C．从S型细菌中提取蛋白质、多糖和DNA，分别与R型活菌混合培养。从实验结果可以得出：DNA是遗传物质 D．用15N和32P这两种同位素标记烟草花叶病毒，然后侵染烟草叶片。通过示踪观察可以得出：RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，而蛋白质不是 解析：选C。A项中只能说明S型细菌体内存在有毒的物质；B项杀死的S型菌其DNA
第三章遗传的分子基础单元练习 一、选择题 1、如果用32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质外壳，当它侵染到细菌体内后，经多次复制，所释放出来的子代噬菌体（） A．不含32P B．含少量32P C．含大量32P D．含少量35S 2、噬菌体侵染大肠杆菌实验不能说明的是（） A．DNA能主要的遗传物质B．DNA能自我复制 C．DNA是遗传物质D．DNA能控制蛋白质合成 3、肺炎双球菌最初的转化实验结果说明（） A．加热杀死的S型细菌中的转化因子是DNA B．加热杀死的S型细菌中必然含有某种促进转化的转化因子 C．加热杀死的S型细菌中的转化因子是蛋白质 D．DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质 4、肺炎双球菌中的S型具有多糖类荚膜，R型则不具有。下列叙述错误的是（） A．培养R型活细菌时加S型细菌的DNA，能产生具有荚膜的细菌 B．培养R型活细菌时加S型细菌的蛋白质，不能产生具有荚膜的细菌 C．培养R型活细菌时加S型细菌的多糖类物质，能产生一些具有荚膜的细菌 D．培养R型活细菌时加S型细菌DNA的完全水解产物，不能产生具有荚膜的细菌 5、下列有关DNA是双螺旋结构主链特征的表述中，哪一项是错误的（） A．两条主链方向相同且保持平行B．由脱氧核糖与磷酸交互排列而成 C．两条主链排在外侧且极为稳定D．两条主链按一定的规则盘绕成双螺旋 6、双链DNA分子的一个片段中，含有腺嘌呤520个，占碱基总数20%，则这个片段中含胞嘧啶（） A．350个B．420个C．520个D．780个 7、在一个DNA分子中，腺嘌呤和胸腺嘧啶之和占全部碱基数的42%，若其中一条链中的胞嘧啶占该链碱基总数的24%，胸腺嘧啶占30%，则在其互补链上，胞嘧啶和胸腺嘧啶分别占（） A．12%和34% B．21%和24% C．34%和12% D．58%和30% 8、在下列四种化合物的化学组成中，“○”中所对应的含义最接近的是（） A．①和②B．②和③C．③和④D．①和④ 9、骨骼肌细胞中合成mRNA及多肽链的场所分别是（） A．细胞质和细胞核B．细胞核和线粒体 C．内质网与核糖体D．细胞核与核糖体 10、在胰蛋白质酶的合成过程中，决定它性质的根本因素是（） A．mRNA B．tRNA C．DNA D．核糖体 11、一段信使RNA上有30个碱基，其中A和G有12个，转录出该信使RNA的一段DNA中的C和T的个数以及翻译合成多肽时脱去的水分子数分别是（）A．30、10 B．30、9 C．18、9 D．12、10
竭诚为您提供优质文档/双击可除高分子物理实验报告 篇一：高分子物理实验报告 高分子物理实验报告 实验名称： __________________________________________________ 学院：食品科学与工程 专业：包装工程 小组： 姓名： 学号： 任课老师：董同力嘎 指导教师：孙文秀 实验完成日期：20XX.12.17-20XX.01.04 一、实验项目综合训练方案 二、实验结果与总结 注明：（1）实验结果与总结用手写，其它用计算机打印，书写要整洁。
（2）必须进行误差分析。 篇二：高分子物理实验总结(加强版) 实验一熔体流动速率的测定 塑料熔体流动速率（mFR）：是指在一定温度和负荷下，塑料熔体每10min通过标准口模的质量。实验原理：一定结构的塑料熔体，若所测得mFR愈大，表示该塑料熔体的平均分子量愈低，成型时流动性愈好。但此种仪器测得的流动性能指标是在低剪切速率下获得的，不存在广泛的应力－应变速率关系。因而不能用来研究塑料熔体粘度与温度，粘度与剪切速率的依赖关系，仅能比较相同结构聚合物分子量或熔体粘度的相对数值。 （1）为什么要分段取样？答：分段取样取平均值能使 实验结果更精确，且利于去除坏点，减小试验误差。 （2）哪些因素影响实验结果？举例说明。答：①标准 口模内径的选择不同的塑料应选择不同的口模内径，否则实验误差较大。②实验温度物料的形态与温度有关，不同的温度下，物料的熔体流动速率不同。③负荷不同负荷下，压力不同则影响样条质量。 实验二扫描电子显微镜观察物质表面微观结构 背散射电子 背散射电子是被固体样品中的原子核反弹回来的一部 分入射电子，其中包括弹性背散射电子和非弹性背散射电子。
光学解偏振法测聚合物的结晶速度 一、实验目的 1、加深对聚合物的结晶动力学特征的认识。 2、了解光学解偏振法测定结晶速度的基本原理。 3、熟悉 JJY -3型结晶速度仪的操作。 4、掌握光学解偏振法测定等规聚丙烯结晶速度的实验技术。二、实验原理 熔融态结晶的聚合物大多数都呈现为球晶结构。通过电子显微镜观察球晶长大的过程时, 起始晶核先转变成一个小的微纤维, 在结晶的过程中, 它又以一些匀称的空间角度向外支化出微纤束, 当长得足够大时, 这些微纤束就构成球状结晶。电子衍射实验证明了球晶中分子链(c 轴总是垂直于球晶的半径方向,而 b 轴总是沿着球晶半径方向,如图 1所示,其中 a 、 b 、 e 轴表示单位晶胞在各方向上的取向。
分子链的取向排列使球晶在光学性质上是各向异性的, 都会发生双折射。光学解偏振法是根据聚合物结晶过程中伴随着双折射性质变化的原理, 即由置于正交偏光镜之间的聚合物熔体结晶时产生的解偏振光强度变化来确定结晶速度。 由实验测定等温结晶的解偏振光强-时间曲线 (图 2 ,从曲线可以看出,在达到样品的热平衡时间后, 首先是结晶速度很慢的诱导期, 在此期间没有透过光的解偏振发生, 而随着结晶开始, 解偏振光强的增强越来越快, 并以指数函数形式增大到某一数值后又逐渐减小, 直到趋近于一个平衡值。对于聚合物而言, 因链段松弛时间范围很宽, 结晶终止往往需要很长时间, 为了实验测量的方便,通常采用 1t 作为 表征聚合物结晶速度的参数, t 为半结晶期,可从图 2中直接求得,即令 2 1 0=--∞∞I I I I t 时 所对应的时间。 根据过冷熔体本体结晶的球状对称生长理论,阿夫拉米(Avrami 指出,聚合物结晶过程可用下面的方程式描述: 解偏振光强 时间 图 2 等温结晶的解偏振光强—时间曲线 n Kt e
分子动力学模拟实验报告 篇一：分子动力学实验报告 md2 分子动力学实验报告 （ XX 至 XX 学年第_2_学期） 班级：姓名：学号：实验名称：晶体点缺陷成绩： 一、实验目的 计算空位形成能和间隙原子形成能。探究形成的空位和间隙原子所在的位置 不同其形成能的变化。以及空位和间隙原子的浓度不同时其空位能和间隙原子形 成能的变化。 二、实验原理 点缺陷普遍存在于晶体材料中，它是晶体中最基本的结构缺陷，对材料的物 理和化学性质影响很大。 根据点缺陷相对于理想晶格位置可能出现的几种主要偏差状态，可将其命名 如下： （1）空位：正常节点位置上出现的原子空缺。 （2）间隙原子（离子）：指原子（离子）进入正常格点位置之间的间隙位 (本文来自：小草范文网:分子动力学模拟实验报告)
置。 （3）杂质原子（离子）：晶体组分意外的原子进入晶格中即为杂质，杂质 原子若取代晶体中正常格点位置上的原子（离子）即为置换原子（离子），也可 进入正常格点位置之间的间隙位置而成为填隙的杂质原子（离子）。 一般情况下，空位、间隙原子都是构成晶体的原子或离子偏离原有格点所形 成的热缺陷。在一定温度下，晶体中各原子的热振动状态和能量并不同，遵循麦 克斯韦分布规律。热振动的原子某一瞬间可能获得较大的能量，这些较高能量的 原子可以挣脱周围质点的作用而离开平衡位置，进入到晶格内的其他位置，于是 在原来的平衡格点位置上留下空位。根据原子进入晶格内的不同位置，可以将缺 陷分为弗伦克尔（Frenkel）缺陷和肖特基（Schottky）缺陷。 点缺陷都只有一个原子大小的尺度，因此不容易通过实验对其进行直接的观 察。而且实验方法研究缺陷时利用较多的还是缺陷对晶
分子动力学模拟 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
分子动力学模拟 分子动力学是一门结合物理，数学和化学的综合技术。分子动力学是一套分子模拟方法，该方法主要是依靠牛顿力学来模拟分子体系的运动，以在由分子体系的不同状态构成的系统中抽取样本，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。 这门技术的发展进程是： 1980年：恒压条件下的动力学方法（Andersenの方法、Parrinello-Rahman法）1983年：非平衡态动力学方法(Gillan and Dixon) 1984年：恒温条件下的动力学方法（能势‐フーバーの方法） 1985年：第一原理分子动力学法（→カー?パリネロ法） 1991年：巨正则系综的分子动力学方法(Cagin and Pettit). 最新的巨正则系综，即为组成系综的系统与一温度为T、化学势为μ的很大的热源、粒子源相接触，此时系统不仅同热源有能量交换，而且可以同粒子源有粒子的交换，最后达到平衡，这种系综称巨正则系综。 进行分子动力学模拟的第一步是确定起始构型，一个能量较低的起始构型是进行分子模拟的基础，一般分子的其实构型主要是来自实验数据或量子化学计算。在确定起始构型之后要赋予构成分子的各个原子速度，这一速度是根据玻尔兹曼分布随机生成，由于速度的分布符合玻尔兹曼统计，因此在这个阶段，体系的温度是恒定的。另外，在随机生成各个原子的运动速度之后须进行调整，使得体系总体在各个方向上的动量之和为零，即保证体系没有平动位移。由上一步确定的分子组建平衡相，在构建平衡相的时候会对构型、温度等参数加以监控。