GCMe：用于软物质系统分子动力学模拟的高斯核模型与弥散静电相互作用的高效实现
计算物理
2024-07-18 v2 软凝聚态物质
摘要
近年来，分子动力学（MD）模拟已成为理解带电软物质系统中结构、动力学和相行为的关键工具。为了在 MD 模拟中探索更大长度和时间尺度的现象，通常对分子进行粗粒化处理以获得更好的计算性能。然而，常用的力场将粒子表示为具有点电荷的硬核相互作用中心，这往往过分强调了堆积效应和短程静电作用，尤其是在含有庞大可变形有机分子的系统以及强粗粒化系统中。这凸显了对一种高效软核模型的需求，以物理上捕捉粗粒化粒子间的有效相互作用。为此，我们实现了一个将高斯核模型与弥散静电相互作用相结合的软核模型，该模型在现象学上等效于近期的理论模型。我们首先以水为模型溶剂对其进行通用参数化。然后，我们在 OpenMM 工具包中针对不同边界条件对其性能进行了基准测试，结果显示与常用力场和现有实现相比，计算速度提升高达 。最后，我们通过研究边界极化率如何影响聚电解质溶液在理想导体和非金属电极上的吸附行为，展示了其实用性。
引用
@article{arxiv.2403.08148,
title = {GCMe: Efficient implementation of the Gaussian core model with smeared electrostatic interactions for molecular dynamics simulations of soft matter systems},
author = {Benjamin Bobin Ye and Shensheng Chen and Zhen-Gang Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.08148},
year = {2024}
}