Indblik: molekylær dynamik

Boksen kører molekylær dynamik: Newtons love for hvert atom i små tidsskridt. Kraften kommer fra Lennard-Jones-potentialet

U(r) = 4ε [ (σ/r)¹² − (σ/r)⁶ ]

Leddet r⁻¹² er en stejl væg (atomer kan ikke overlappe); leddet r⁻⁶ er den svage van der Waals-tiltrækning. Minimumspunktet ligger ved r = 2^(1/6) σ ≈ 1,12 σ, med dybden ε. Med ε/k_B ≈ 120 K og σ ≈ 0,34 nm beskriver dette argon godt.

Hvert trin bruger velocity Verlet: Giv hastighederne et halvt stød med kraften, flyt atomerne, beregn kræfterne igen, og giv dem endnu et halvt stød. Metoden bevarer energien meget godt over lange kørsler, og derfor bruger næsten al MD-kode den. En termostat skalerer forsigtigt hastighederne for at holde den ønskede temperatur.

Den radiale fordelingsfunktion g(r) svarer på spørgsmålet: Hvis jeg står på ét atom, hvor meget større er sandsynligheden for, at jeg finder et andet atom i afstanden r, end i en ensartet gas? En krystal giver skarpe maksima ved sine gitterafstande; en væske giver ét kraftigt maksimum, nogle få aftagende krusninger og derefter 1; en gas ligger tæt på 1 overalt uden for væggen.