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goldenfisher金虫 (著名写手)
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【原创】第一原理分子动力学：BOMD和CPMD的比较！已有22人参与
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很长一段时间以来，一直有人在问BOMD与CPMD究竟有什么不同？这里我就简单说一些二者的区别。 实际上，我想大部分人理解和接触的第一原理分子动力学方法以CPMD居多。CPMD，就是Car和Parrinello两个人作出的基于密度泛函的分子动力学方法，其特点是在引入电子虚拟质量，将电子运动耦合到了运动方程中，每一步分子动力学计算后，对电子结构的计算就不再需要自洽场迭代这一过程，因此可以大大节省计算资源，在计算机还不是那么好的80，90年代是弥足珍贵的。CPMD的建立开创了第一原理分子动力学方法的新时代，使其真正开始了实用化进程。 而BOMD，顾名思义，就是Born-Oppenheimer分子动力学。Born-Oppenheimer近似，也就是绝热近似，指的是将电子和离子的求解分离开来，只处理离子的动力学部分，而认为电子可以快速跟上电子的运动。其特点是每一步分子动力学计算之后都需要对电子结构进行自洽场迭代，使电子达到基态。正式由于这个自洽场迭代过程需要的计算量巨大，致使其一直没有达到广泛运用，直到90年代中后期，计算机技术的发展，才使BOMD开始逐步被人们重视。 CPMD和BOMD各有优劣。CPMD虽然计算速度更快，不需要进行自洽场迭代计算，计算量小，但是由于计算中并没有使体系真正达到基态，而只是尽量靠近基态，因此其准确性对电子的虚拟质量这个参数的选取依赖程度很大，一旦计算参数不对，得到的体系很可能远远偏离真实的势能面，得不到正确的动力学轨迹。同时，为了保证其尽量靠近基态，分子动力学时间步长一般选得较小。而BOMD虽然计算量大，但是由于每一步都保证系统达到基态，因此其分子动力学步长可以取得较大，一般1fs到5fs都有可能。综合来说，如果能结合二者的优势，第一原理分子动力学计算效率将大大提高，这也成为近年来其发展的重要方向。 关于这部分近年来的发展，可以参考以下两篇文献，以及其参考文献和引用他们的文献。 http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.98.066401 http://iopscience.iop.org/0295-5075/88/2/20001/?rss=2.0 这部分实际上也是一个研究热点，欢迎大家热辣讨论，并长期关注。 |
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