分子動(dòng)力學(xué)模擬是高分子學(xué)科中研究構(gòu)效關(guān)系的重要手段，是銜接實(shí)驗(yàn)和理論的重要橋梁。然而，傳統(tǒng)全原子分子動(dòng)力學(xué)模擬技術(shù)由于所能模擬的空間及時(shí)間尺度相對(duì)有限，很難滿(mǎn)足實(shí)際需求。粗；M技術(shù)是提升效率的主要途徑。但由于粗；^(guò)程中自由度的約化，缺乏對(duì)C-H鍵等底層微觀化學(xué)細(xì)節(jié)的有效考慮，所獲得的多尺度結(jié)構(gòu)及動(dòng)力學(xué)等性質(zhì)與實(shí)驗(yàn)或全原子模擬相比偏差較大，只能做到半定量計(jì)算與預(yù)測(cè)，極大地限制了分子動(dòng)力學(xué)模擬在解釋實(shí)驗(yàn)新現(xiàn)象、助力新材料研發(fā)等方面的潛能。因此，亟需發(fā)展化學(xué)特異性精準(zhǔn)粗；M方法，在約化體系自由度的同時(shí)，有效考慮C-H鍵等被約化自由度對(duì)體系各類(lèi)性質(zhì)的影響，實(shí)現(xiàn)高分子體系不同時(shí)空尺度結(jié)構(gòu)及動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的準(zhǔn)確定量描述，這也是目前高分子理論模擬領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)性難題及重要國(guó)際前沿方向。
圖1 基于廣義朗之萬(wàn)方程的高分子粗；Ｐ
近期，吉林大學(xué)錢(qián)虎軍教授團(tuán)隊(duì)基于能夠準(zhǔn)確描述粒子間徑向分布函數(shù)的迭代玻爾茲曼反演方法與廣義郎之萬(wàn)方程相結(jié)合，為了引入被約化掉的C-H鍵等化學(xué)細(xì)節(jié)對(duì)體系動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的影響，利用含時(shí)記憶內(nèi)核函數(shù)，以全原子模擬中獲得的速度自相關(guān)函數(shù)為紐帶，極大地優(yōu)化了粗粒化模型中以均方位移、速度自相關(guān)函數(shù)、力自相關(guān)函數(shù)、應(yīng)力松弛模量等為代表的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，獲得結(jié)果與全原子模擬一致。為了兼顧精準(zhǔn)度與計(jì)算效率，該方法將復(fù)雜的長(zhǎng)時(shí)間記憶內(nèi)核拆解為一個(gè)馬爾可夫的Rouse摩擦系數(shù)，以及非馬爾可夫的短時(shí)間記憶內(nèi)核，前者主導(dǎo)長(zhǎng)時(shí)間的擴(kuò)散行為，后者決定了局部的碰撞與亞擴(kuò)散行為。同時(shí)，作者開(kāi)發(fā)了一套系統(tǒng)化的優(yōu)化流程，用于時(shí)間依賴(lài)的記憶內(nèi)核的構(gòu)建。該方法有望被推廣至更多的復(fù)雜聚合物體系，在粗粒化模型所能達(dá)到的介觀模擬尺度，針對(duì)特定體系，實(shí)現(xiàn)具有全原子模擬精度的化學(xué)特異性的多尺度結(jié)構(gòu)及動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的預(yù)測(cè)。
全文鏈接：https://doi.org/10.1021/jacsau.3c00756
