分子动力学模拟中二进制 Lennard-Jones 玻璃形成模型基准测试恒温器算法

进行了一项系统性比较，以评估恒温器方法在恒温分子动力学模拟中的影响。所考察的恒温器方案包括 Nosé-Hoover 恒温器及其链式推广、Bussi 速度重缩放方法以及几种 Langevin 动力学的实现。以二元 Lennard-Jones 液体作为模型玻璃形成剂，我们研究了在不同恒温器下，随着时间步长变化，物理可观测量（如粒子速度和势能）的抽样如何响应。虽然 Nosé-Hoover 链式和 Bussi 恒温器提供了可靠的温度控制，但在势能上观察到明显的时间步长依赖性。在 Langevin 方法中，Grønbech-Jensen-Farago 方案对温度和势能的抽样最为一致。尽管如此，Langevin 动力学因随机数生成的开销，通常会产生约为常规方法的两倍的计算成本，并且随着阻尼系数的增加，扩散系数会系统性下降。本研究使用二元 Lennard-Jones 玻璃形成模型，对恒温器方法进行了广泛比较，为经典分子动力学模拟中的恒温器选择提供了实用指导。这些发现为包括玻璃转变、相分离和核化等多种应用提供了有用的见解。