Molekulardynamik: Grundlagen und Anwendungen

شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای از زمان معرفی به سرعت توسعه یافته‌اند و به روش‌های مختلف مورد استفاده قرار گرفته‌اند. علاوه بر آثار اصلی متعدد، تعدادی خلاصه نیز در ادبیات موجود است. هدف این کتاب دانشجویان و دانشمندان فیزیک و شیمی و رشته های مرتبط است که می خواهند این ابزار قدرتمند را به روش کار خود اضافه کنند. این کتاب مقدمه‌ای بر این حوزه ارائه می‌کند و قصد دارد به کاهش شکاف در جهان آلمانی‌زبان کمک کند. شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای بینش‌های دقیقی را در مورد رویدادهای مولکولی ارائه می‌کنند و نقشی دوگانه ایفا می‌کنند، زیرا از یک سو برای تکمیل و بررسی نظریه تحلیلی از طریق محاسبات عددی مدل‌های فیزیکی و از سوی دیگر، به گسترش دامنه آزمایش‌ها از طریق کمک می‌کنند. امکانات مختلف خواص سیستم در این کتاب ابتدا اصول اولیه شبیه سازی کامپیوتری بیان شده است. به طور خاص، این فیزیک آماری (فصل 2) است که با محاسبه مقادیر آماری مانند توابع تقسیم، توزیع جفت و توابع همبستگی، درمان سیستم‌های چند ذره‌ای را ممکن می‌سازد. آنها به عنوان نقطه شروعی برای محاسبه داده های ساختاری، ترمودینامیکی و انتقال عمل می کنند. انتخاب معقول پتانسیل های برهمکنش بین و درون مولکولی، که در فصل 3 به آن پرداخته شده است، گامی حیاتی در دستیابی به نتایج کافی در نظر گرفته می شود. در قسمت اصلی کتاب، روش دینامیک مولکولی (فصل 4، 5، 7) توضیح داده شده است که با حل معادلات مکانیکی حرکت و محاسبه داده های ساختاری، ترمودینامیکی و انتقالی مورد نظر، حرکت سیستم های مورد نظر را تشریح می کند. ارزیابی مقادیر متوسط ​​مناسب در مقایسه با دینامیک مولکولی، فصل 8 توسط آقای H.-L. ورتلر طرحی کوتاه از روش مونت کارلو - دومین روش مهم شبیه سازی کامپیوتری - ارائه داد.

Die Computersimulationen haben sich seit ihrer Einführung stürmisch entwickelt und wurden vielfältig angewendet. In der Literatur findet man neben zahlreichen Originalarbeiten auch eine Reihe zusammenfassender Darstellungen. Dieses Buch wendet sich an Studierende und Wis­ senschaftler der Physik und Chemie sowie benachbarter Disziplinen, die ihre Arbeitmethoden um dieses wirkungsvolle Werkzeug erweitern wollen. Das Buch gibt eine Einführung in dieses Gebiet und soll eine Lücke im deutschsprachigen Raum schließen helfen. Die Computersimulationen geben detaillierte Einblicke ins molekulare Geschehen und spielen eine Doppelrolle insofern, als sie durch numerische Berechnungen physikalischer Modelle einer­ seits zur Ergänzung und Überprüfung der analytischen Theorie dienen und andererseits durch die Möglichkeiten der Variation von Systemeigenschaften den Bereich der Experimente zu erweitern helfen. Im vorliegenden Buch werden zuerst die Grundlagen für die Computersimulationen skizziert. Das ist insbesondere die Statistische Physik (Kapitel 2), die die Behandlung von Vielteilchensy­ stemen ermöglicht, und zwar durch die Berechnung statistischer Größen wie Zustandssummen, Paarverteilungs-und Korrelationsfunktionen. Sie dienen als Ausgangspunkt zur Berechnung der strukturellen, thermodynamischen und Transport-Daten. Als ein entscheidener Schritt zum Erhalten adäquater Resultate gilt die sinnvolle Wahl der inter-und intramolekularen Wechselwirkungspotentiale, die im Kapitel 3 behandelt wird. Im Hauptteil des Buches wird die Methode der Molekulardynamik (Kapitel 4, 5, 7) erläutert, die die Bewegung der betrachteten Systeme durch Lösung mechanischer Bewegungsgleichungen und Berechnung der gewünschten strukturellen, thermodynamischen und Transport-Daten durch Auswertung geeigneter Mittelwerte beschreibt. Vergleichsweise zur Molekulardynamik wird im Kapitel 8 von Herrn H.-L. Vörtler ein kurzer Abriß des Monte-Carlo-Verfahrens - der zweiten wichtigen Methode der Computersimulation­ gegeben.