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焼きなまし法
物理現象や化学現象は、原子や分子が動いて起こります。
原子や分子が動くのは、原子間や分子間に"力"がはたらくためです。
シミュレーションをするには、仮想空間内に原子や分子を並べ、
それらの原子間や分子間に"力"を与え、仮想空間内の原子や分子を動かします。
これが、分子動力学法（Molecular Dynamics）です。
"力"の与え方は、２つの方法があります。
一般的に、経験的方法の方が、計算量は少ないです。
第一原理分子動力学法は、原子が動いて、しかも量子力学的な研究ができるので、 化学反応 のシミュレーション方法として理想的です。 （経験的方法による分子動力学法でも原子や分子が動きますが、 量子力学的な観点がないため、化学反応を調べる方法には向きません。）
シミュレーション の所でシミュレーションの魅力について書きましたが、 化学実験をする分野（薬学・毒性学・化学）にとって、 第一原理分子動力学法は待望の方法です。
化学系の現象は、アボガドロ数のオーダーで起こっていますので、 自然界に近い計算をするには、仮想空間内の原子数を多くとることが重要です。 原子数を多くすれば計算量も大きくなります。
ところで、第一原理の計算は、もともと計算量が大きな方法です。
そのため、化学系の現象を
第一原理
の分子動力学法で研究しようとすると、
もともと計算量の大きな方法に原子数の多さという条件も加わり、
計算量が膨大になってしまいます。
第一原理分子動力学法による化学反応の研究を手軽にするには、
コンピュータの発達と、手法の改良が期待されます。
「分子システムの計算科学―電子と原子の織り成す多体系のシミュレーション―」 笹井理生 編 共立出版 2010
一つの原子の量子力学から始まり、密度汎関数理論に行きます。
境界条件等の、計算科学に特有の技法も詳しいです。
最後が化学反応の研究への応用です。
「分子反応動力学」 R.D.レヴィン 著 シュプリンガー・ジャパン 2009
560ページの大著です。
「古典運動論的に分子の動きを調べるための本」、と言って良さそうです。
「分子シミュレーション入門」 岡田勲・大澤映二 編 海文堂 1989
分子動力学法の入門書。第一原理には踏み込んでいません。
順路
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