Термостат Берендсена - Berendsen thermostat

В Термостат Берендсена^[1] представляет собой алгоритм масштабирования скоростей частиц в молекулярная динамика моделирование для управления температурой моделирования.

Основное описание

В этой схеме система слабо связана с тепловая ванна с некоторой температурой. Термостат подавляет колебания температуры кинетическая энергия системы и поэтому не может создавать траектории, соответствующие канонический ансамбль. Температура системы корректируется таким образом, что отклонение экспоненциально спадает с некоторой постоянной времени. ${displaystyle au }$.

${displaystyle {frac {dT}{dt}}={frac {T_{0}-T}{ au }}}$

Хотя термостат не выдает 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 первоначально уравновешиваются по схеме Берендсена, а свойства рассчитываются с использованием широко известной Термостат Нозе – Гувера, который правильно генерирует траектории, согласованные с каноническим ансамблем. Однако термостат Берендсена может привести к Эффект летающего кубика льда, артефакт, который может быть устранен с помощью более строгого метода Бусси – Донадио – Парринелло^[3] термостат; по этой причине рекомендуется прекратить использование термостата Берендсена почти во всех случаях, за исключением повторения предыдущих исследований.^[4]

Смотрите также

• Молекулярная механика
• Программное обеспечение для моделирования молекулярной механики

Рекомендации

1. Берендсен, Х. Дж. К.; Постма, Дж. П. М .; van Gunsteren, W. F .; DiNola, A .; Хаак, Дж. Р. (1984). «Молекулярная динамика со связью с внешней ванной» (PDF). Журнал химической физики. 81 (8): 3684–3690. Bibcode:1984ЖЧФ..81.3684Б. Дои:10.1063/1.448118. HDL:11370 / 93b3d75f-03d3-4385-98b7-c5d1347f9bbc.
2. Моришита, Т. (2000). «Формулы флуктуации в молекулярно-динамическом моделировании с термостатом слабой связи». Журнал химической физики. 113 (8): 2976–2982. Bibcode:2000ЖЧФ.113.2976М. Дои:10.1063/1.1287333.
3. Бусси, Джованни; Донадио, Давиде; Парринелло, Микеле (2007-01-07). «Каноническая выборка через масштабирование скорости». Журнал химической физики. 126 (1): 014101. arXiv:0803.4060. Дои:10.1063/1.2408420. ISSN  0021-9606. PMID  17212484. S2CID  23411901.
4. Braun, E .; Moosavi, S.M .; Смит, Б. (2018). "Аномальные эффекты алгоритмов изменения скорости: новый взгляд на эффект летающего куба льда". Журнал химической теории и вычислений. 14 (10): 5262–5272. arXiv:1805.02295. Дои:10.1021 / acs.jctc.8b00446. PMID  30075070. S2CID  51910357.