分子動力学法
領域分割法
言い換えると、2倍の数の原子の系をシミュレーションすると、2倍から4倍の計算力を要することになる。一方で、最も単純なab-initio計算のコストは典型的にO(n) あるいはそれ以上を見積られる(制限ハートリー=フォック計算は~O(n) でスケールすることが示唆されている)。この制限を乗り越えるため、系の小さな部分が量子力学的に取り扱われ(典型的には酵素の活性部位)、残りの系が古典的に取り扱われる。
より洗練された実装では、QM/MM法は量子効果に対して敏感な軽い核(例えば水素)と電子状態の両方を扱うために存在する。これによって、水素の波動関数の生成を行うことができる。この方法論は、水素のトンネリングといった現象を調べるために有用である。QM/MM法が新たな発見をもたらした一つの例は、肝臓のアルコール脱水素酵素におけるヒドリド転移の計算である。この場合、水素原子のトンネリングが重要である(反応速度を決定する)。
非結合性エネルギーを表わすポテンシャル関数は、系の粒子間の相互作用全体の和として定式化される。多くの人気のある力場で採用されている最も単純な選択肢は、全ポテンシャルエネルギーが原子の対の間のエネルギー寄与の和から計算できる「対ポテンシャル」である。こういった対ポテンシャルの一例は非結合性レナード=ジョーンズ・ポテンシャルであり、ファンデルワールス力を計算するために使われる。
U ( r ) = 4 ε [ ( σ r ) 12 − ( σ r ) 6 ] {\displaystyle U(r)=4\varepsilon \left[\left({\frac {\sigma }{r}}\right)^{12}-\left({\frac {\sigma }{r}}\right)^{6}\right]}
もう一つの例はイオン格子のボルン(イオン)モデルである。次式の第一項はイオンの対についてのクーロンの法則であり、第二項はパウリの排他原理によって説明される短距離反発であり、最終項は分散相互作用項である。大抵は、シミュレーションは双極子項のみを含むが、四極子項も同様に含まれることもある(バッキンガム・ポテンシャルとして知られる)。