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title: Force Fields
tags: hpcai
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# Force Fields
[TOC]

## What is a force field?
* force field：力場
* 用來描述粒子間的作用力
* 力場是由位能函數與某些相關參數所組成
* 不同的力場使用不同的位能函數，雖然這些位能函數的術語往往相同
* 通常我們會優化參數，以達到重現實驗測量的結構與[熱力學量](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%83%AD%E5%8A%9B%E5%AD%A6)

## Bonded terms
### Bonded terms: Bonds
* 最直觀影響力場的因素就是鍵能，Bond化學鍵
* 比方說參鍵＞雙鍵＞單鍵

### Bonded terms: Angles
* 有些分子是由多個原子組成，因此化學鍵，就會有夾角，而夾角會影響力場強度
* 

### Bonded terms: Dihedrals
* 在數學上 dihedral angle，翻譯為[二面角](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%BA%8C%E9%9D%A2%E8%A7%92)
* 立體分子中，面與面之間的力也會影響力場強度
* 經典例子：蛋白質
* 因為是立體的關係，所以它會有肽鍵

## Non-bonded terms
* ***MD中最需要注意的部分，也是花最多時間的部分***

### Non-bonded terms: Lennard-Jones
* Lennard Jones potential：[蘭納-瓊斯勢](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%85%B0%E7%BA%B3-%E7%90%BC%E6%96%AF%E5%8A%BF)
* 第一項 **1/r^12^** 可認為是對應於兩體在近距離時以互相排斥為主的作用
* 第二項 **1/r^6^** 對應兩體在遠距離以互相吸引（例如通過凡得瓦力）為主的作用
* 我們沒有很強的靜電荷，但因為距離極小，因此與作用力成正比

### Non-bonded terms: Electrostatics
* 如果有電荷就會有庫倫力