分子動力学法
分子動力学法(ぶんしどうりきがくほう、英: molecular dynamics、MD法)は、原子ならびに分子の物理的な動きのコンピューターシミュレーション手法である。原子および分子はある時間の間相互作用することが許され、これによって原子の動的発展の光景が得られる。最も一般的なMD法では、原子および分子のトラクジェクトリは、相互作用する粒子の系についての古典力学におけるニュートンの運動方程式を数値的に解くことによって決定される。この系では粒子間の力およびポテンシャルエネルギーは原子間ポテンシャル(分子力学力場)によって定義される。MD法は元々は1950年代末に理論物理学分野で考え出されたが、今日では主に化学物理学、材料科学、生体分子のモデリングに適用されている。系の静的、動的安定構造や、動的過程(ダイナミクス)を解析する手法。
分子の系は莫大な数の粒子から構成されるため、このような複雑系の性質を解析的に探ることは不可能である。MDシミュレーションは 数値的手法を用いることによってこの問題を回避する。しかしながら、長いMDシミュレーションは数学的に悪条件であり、数値積分において累積誤差を生成してしまう。これはアルゴリズムとパラメータの適切な選択によって最小化することができるが、完全に取り除くことはできない。
エルゴード仮説に従う系では、単一の分子動力学シミュレーションの展開は系の巨視的熱力学的性質を決定するために使うことができる。エルゴード系の時間平均はミクロカノニカルアンサンブル(小正準集団)平均に対応する。
1957年:剛体球の分子動力学法(Alder and Wainwright←最初のMD)
1964年:質点系への拡張 (Rahman)
1971年:剛体系への拡張 (Rahman and Stillinger)
1977年:拘束系への拡張(Rychaert等)
1980年:定圧条件の導入(Andersenの方法、Parrinello-Rahman法)
1983年:非平衡系への拡張 (Gillan and Dixon)
1984年:定温条件の導入(能勢=フーバーの方法)
1985年:第一原理分子動力学法(→カー・パリネロ法)
1991年:大正準集団(集合)系への拡張 (Cagin and Pettit)