Термостат Берендсена

Термостат Берендсена ^[1] это алгоритм изменения масштаба скоростей частиц в молекулярно-динамическом моделировании для управления температурой моделирования.

Основное описание

В этой схеме система слабо связана с термостатом с некоторой температурой. Термостат подавляет флуктуации кинетической энергии системы и поэтому не может создавать траектории, соответствующие каноническому ансамблю . Температура системы корректируется таким образом, что отклонение экспоненциально затухает с некоторой постоянной времени. $\tau$ .

{\frac {dT}{dt}}={\frac {T_{0}-T}{\tau }}

Хотя термостат не создает правильный канонический ансамбль (особенно для небольших систем), для больших систем порядка сотен или тысяч атомов/молекул приближение дает примерно правильные результаты для большинства расчетных свойств. ^[2] Схема широко используется из-за эффективности, с которой она расслабляет систему до некоторой целевой температуры (ванны). Во многих случаях системы изначально уравновешиваются с помощью схемы Берендсена, а свойства рассчитываются с помощью широко известного термостата Нозе-Гувера , который корректно генерирует траектории, соответствующие каноническому ансамблю. Однако термостат Берендсена может привести к эффекту летающего кубика льда - артефакту, который можно устранить, используя более строгий метод Бюсси-Донадио-Парринелло. ^[3] термостат; по этой причине было рекомендовано прекратить использование термостата Берендсена почти во всех случаях, за исключением повторения предыдущих исследований. ^[4]

См. также

Ссылки

^ Берендсен, HJC ; Постма, JPM; ван Гюнстерен, WF; Динола, А.; Хаак, младший (1984). «Молекулярная динамика с применением внешней ванны» (PDF) . Журнал химической физики . 81 (8): 3684–3690. Бибкод : 1984JChPh..81.3684B . дои : 10.1063/1.448118 . hdl : 11370/93b3d75f-03d3-4385-98b7-c5d1347f9bbc . S2CID 18356184 .
^ Морисита, Т. (2000). «Флуктуационные формулы в молекулярно-динамическом моделировании с использованием тепловой ванны со слабой связью». Журнал химической физики . 113 (8): 2976–2982. Бибкод : 2000ЖЧФ.113.2976М . дои : 10.1063/1.1287333 .
^ Бюсси, Джованни; Донадио, Давиде; Парринелло, Микеле (7 января 2007 г.). «Каноническая выборка посредством изменения масштаба скорости». Журнал химической физики . 126 (1): 014101. arXiv : 0803.4060 . Бибкод : 2007JChPh.126a4101B . дои : 10.1063/1.2408420 . ISSN 0021-9606 . ПМИД 17212484 . S2CID 23411901 .
^ Браун, Э.; Мусави, С.М.; Смит, Б. (2018). «Аномальные эффекты алгоритмов масштабирования скорости: новый взгляд на эффект летающего кубика льда». Журнал химической теории и вычислений . 14 (10): 5262–5272. arXiv : 1805.02295 . дои : 10.1021/acs.jctc.8b00446 . ПМИД 30075070 . S2CID 51910357 .

Эта атомной, молекулярной и оптической физике, статья, посвященная незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

[1] Берендсен, HJC ; Постма, JPM; ван Гюнстерен, WF; Динола, А.; Хаак, младший (1984). «Молекулярная динамика с применением внешней ванны» (PDF) . Журнал химической физики . 81 (8): 3684–3690. Бибкод : 1984JChPh..81.3684B . дои : 10.1063/1.448118 . hdl : 11370/93b3d75f-03d3-4385-98b7-c5d1347f9bbc . S2CID 18356184 .

[2] Морисита, Т. (2000). «Флуктуационные формулы в молекулярно-динамическом моделировании с использованием тепловой ванны со слабой связью». Журнал химической физики . 113 (8): 2976–2982. Бибкод : 2000ЖЧФ.113.2976М . дои : 10.1063/1.1287333 .

[3] Бюсси, Джованни; Донадио, Давиде; Парринелло, Микеле (7 января 2007 г.). «Каноническая выборка посредством изменения масштаба скорости». Журнал химической физики . 126 (1): 014101. arXiv : 0803.4060 . Бибкод : 2007JChPh.126a4101B . дои : 10.1063/1.2408420 . ISSN 0021-9606 . ПМИД 17212484 . S2CID 23411901 .

[4] Браун, Э.; Мусави, С.М.; Смит, Б. (2018). «Аномальные эффекты алгоритмов масштабирования скорости: новый взгляд на эффект летающего кубика льда». Журнал химической теории и вычислений . 14 (10): 5262–5272. arXiv : 1805.02295 . дои : 10.1021/acs.jctc.8b00446 . ПМИД 30075070 . S2CID 51910357 .

[1]

[2]

[3]

[4]