第一性原理分子动力学与核量子效应
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知识文档·分子模拟·AIMD·MolSimulX
经典 分子动力学(molecular dynamics, MD) 主线用经验或半经验力场给出势能 $U(\mathbf{R})$,再积分原子核运动。键断裂、电子重排、力场域外化学一出现,固定拓扑 + 固定函数形式往往不够——这时力要改从电子结构计算来。这就是第一性原理分子动力学(ab initio molecular dynamics / first-principles MD,常统称 AIMD)。
另一条正交扩展:经典 MD 默认经典原子核。对氢、质子转移、低温振动,核的零点能、隧穿等核量子效应(nuclear quantum effects, NQE)可能重要,常用路径积分分子动力学(path-integral molecular dynamics, PIMD)等处理。
本篇建概念边界与怎么判断的直觉,不讲具体电子结构软件命令。方法版图见 分子模拟方法概述;经典力场主线见 经典全原子力场。篇末接到当前前沿:基于机器学习力场(MLFF)的 MD。

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学习路径
前置阅读: 分子动力学模拟概述 · 经典全原子力场 · 分子模拟方法概述
下一步:
- QM-MM思想 —— 反应中心量子 + 环境力场
- 高精度力场与机器学习势 —— 「算得准」梯子上的 ML 势概览
- 机器学习力场方案与代表工作 —— MLFF 谱系与代表工作(本篇前沿的落点)
- 神经网络与深度学习基础 —— 势模型背后的网络语言
- 机器学习数据基础 —— 训练数据怎么划分才不自欺
- 机器学习与分子模拟导引 —— 环境与学习路线
