【计算材料学-从算法原理到代码实现】视频教程 | 6.2.1_对势的截断

分子动力学模拟中的原子间相互作用通常可以分为两类：长程作用和短程作用。长程作用如库仑力，理论上的影响范围可以达到无穷远，然而在实际计算过程中，由于计算资源有限，我们通常需要设置一个截断半径，即势场截断，来限制计算中的相互作用范围。这意味着，在该半径之内的原子间作用将会被计算，而在该半径之外的原子间作用则被忽略。短程作用如范德华力、键合力等，其影响范围较小，一般不需要进行截断处理。
势场截断半径的选择需要权衡计算效率与精度。半径过小，虽然可以提高计算速度，但可能忽略一些重要的长程相互作用，导致模拟结果偏差较大。半径过大，虽然可以提高模拟的准确性，但会大幅增加计算复杂性和运算时间。因此，选取适当的截断半径是分子动力学模拟中重要的一步。
此外，为了防止在截断处产生物理上不连续的现象，一种常用的处理方式是引入截断函数，使得在截断半径附近，相互作用势能可以平滑地过渡到零。
总的来说，势场截断是分子动力学模拟中的一个关键参数，它对模拟结果的准确性与计算效率都有直接影响。理解其原理并根据具体问题合理设置，对于进行有效的分子动力学模拟是必不可少的。