哈密顿且无混叠的混合粒子-场分子动力学

混合粒子-场分子动力学将标准分子势与密度场模型结合为一种计算高效的方法，非常适用于介观软物质系统的研究。在此，我们引入了一种基于滤波密度和粒子-网格形式化的新表述，其允许哈密顿动力学和无混叠的力计算。这是通过引入一个独立于用于表示密度场的数值网格的粒子-场相互作用长度尺度来实现的，从而在网格细化时使力系统性收敛。我们的方案推广了文献中提出的原始混合粒子-场分子动力学实现，将其作为极限条件。这一新表述的准确性通过考虑由标准混合粒子-场势描述的简单单原子系统进行了基准测试。我们发现，通过控制时间步长和网格尺寸，可获得能量和动量的守恒以及混叠的消失。增大粒子-场相互作用长度尺度允许使用更大的时间步长和更粗的网格。这促进了在多时间步策略下替代准瞬时近似的使用，后者被发现不能同样好地守恒能量和动量。最后，我们对简单单原子系统的结构和动力学性质的考察显示了本表述与 Gaussian Core 模型之间的一致行为。