D0第糝第期sn1001-053x.1996.光0紧科技大学学报 Vol.18 No.1 19962 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.199% Reverse Monte Carlo计算机模拟 郭春泰 北京科技大学物理化学系，北京100083 摘要介绍了Reverse Monte Carlo计算机模拟原理，及其在应用时应注意的问题，并且详细 地给出了应用举例 关键词计算机模拟/溶液结构，蒙特卡罗法 中图分类号0242.1 液体和溶液的结构通常用径向分布函数(RDF)来表征.获得RDF的常规方法是X一射 线、中子和电子衍射实验测定及分子的Metropolis Monte Carlo(MMC)及分子动力学 (MD)计算机模拟计算·综合实验与计算能获取较为详细的结构信息· 将计算得到的RDF与实验测得的RDF相比较.如果二者符合较好，由模拟计算获得 的精细结构及三维信息则具有使用、参考价值·.但上述方法存在两个问题：(1)建立一个符 合实际体系的势函数是极其困难的，甚至是不可能的；(2)由实验测得的S(⑨)在变换为g(r) 时，有些结构信息已经损失，致使计算与实验的比较在某种程度上失去真实性·最近，MC一 Greevy等人l发展了一种新的模拟方法-Reverse Monte Carlo(RMC)计算机模拟.此方法 在欧洲已得到较为广泛的应用2~41.本文简介RMC的基本原理，并给出应用举例. 1RMC原理 Metropolis Monte Carlo(MMC)模拟是以粒子间作用势能函数为基础，而Reverse Monte Cao(RMC)方法则是以由实验测得的结构因子SE(Q)为基础，所以克服了上述MMC的两个 何题，除此之外，RMC和MMC的模拟过程基本相同， 在RMC方法中，认为实验测得的结构因子S()只包含统计误差，且此误差服从正态 分布，计算得到的结构因子S(Q)与S(Q)之差为： e,=S(2)-S(2,) (1) 并且e,具有概率： P(e)=(2π)2c(g,》'exp(-e/2o(2:)) (2) 式中σ(Q)为正态分布的均方差·系统的总概率为： P-ire)-(aonreap(-g2nOy) (3) 1995-09一07收稿 第一作者男40岁教授第 18 卷 第 1 期 北 京 科 技 大 学 学 报 1臾场 年 2 月 oJ u 了n a 1 o f U in v O sr iyt 0 f S a e n c e a dn eT hc n 0 fo gy eB ij in g V d 。 18 N 匕 f 功 。 1望场 R e ve sr e M o n et C a ir o 计算机模拟 郭春泰 北京科 技大学物理化学系 , 北京 10 ) 刀 3 摘要 介绍 了 R e说n 七 M o 业 ( 泊d匕计 算机 模拟 原理 . 及 其在 应用 时 应 注 意 的问题 , 并 且 详 细 地给 出了应用 举例 关锐词 计 算机模拟 / 溶液结构 , 蒙特卡罗 法 中圈分类号 0 24 2 . 1 液 体和 溶液 的结构 通常 用径 向分布 函 数 ( R D F )来 表征 . 获得 R D F 的常规 方法 是 X 一 射 线 、 中子 和 电子 衍 射实 验 测 定 及 分 子 的 M e it D p o ilS M o n et aC r fo ( M M C ) 及分 子 动 力 学 ( M D ) 计算 机模 拟计算 . 综合实 验与计算能 获取 较为 详细 的结构 信息 . 将计算得 到 的 R D F 与实验测 得 的 R D F 相 比较 . 如 果 二 者 符 合较 好 , 由模 拟 计算 获得 的精 细结 构及 三维信息则具 有使 用 、 参考 价值 . 但上述方 法存在两 个 问题 : ( l) 建 立一 个符 合实 际体 系的势 函 数是 极其 困难 的 , 甚至是 不 可能 的 ; ( 2) 由实验 测 得 的 s (Q ) 在 变 换 为 g( r ) 时 , 有 些 结 构信 息 已 经损 失 , 致使计算 与 实验 的 比较 在某种程度上失去真实性 . 最近 , M c 一 G吠竹 等 人「’ l 发展 了一 种新 的模拟 方 法 一 R e ve n 七 M o n et aC lor ( R M C ) 计算 机 模拟 . 此方 法 在 欧洲 已得 到较 为广泛 的应 用「卜 4 } . 本 文简介 R M C 的基本 原理 , 并 给 出应 用举例 . 1 R M C 原 理 M e t or po ilS M o net aC lor (M M C )模拟是 以 粒子 间作 用 势能 函数为基 础 , 而 eR ~ M o net aC lor ( R M C )方 法则是 以 由实验 测得的结构因子 S “ (Q ) 为基础 , 所以克服 了上述 M M C 的两 个 间题 , 除此之 外 , R M C 和 M M C 的模 拟过 程基本相 同 . 在 R 五左C 方 法 中 , 认 为实 验测得 的结 构 因 子 S “ (Q ) 只包 含统计 误 差 , 且此 误差 服 从正态 分布 . 计算得 到 的结 构 因子 CS (Q ) 与 梦(Q ) 之差 为 : e ` = S C (Q ` ) 一 S E (Q : ) ( l ) 并 且 e ` 具有 概 率 : p ( e ` ) = (( 2 二 ) ’ ` ’ 。 ( Q ` ) 一 ’ e x p ( 一 。矛/ Z a (Q ` ) ’ ) ( 2 ) 式 中 叮 Q ` ) 为 正 态分 布 的 均 方 差 . 系 统 的 总 概 率 为 : 用 用 p 一 (少( “ ` ) 一 恢厄玉七刃 ) ’ e x p ( 一 冬 . e 子 2 叮 (Q . ) ’ ( 3 ) 19 5 一 0 9 一 0 7 收 稿 第 一 作者 男 4 0 岁 教 授 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1996. 01. 007