Schrodinger方程是量子力学的基础 式中,H为体系的哈密顿算符;为波函数;E为能量。原子、分子体系的哈密顿算符H包括原子核的动能、电子的动能、原子核与电子间的库仑吸引能、原子核间的库仑排斥能和电子间的库仑排斥能。在原子单位中,哈密顿算符可以写成 式中,n和N分别为体系包含的电子和原子核的数目;下标i,j用于标记不同的电子;,标记原子核;M为原子核的质量;ri和rj为电子的坐标矢量,R和R为原子核的坐标矢量;乙和乙,为原子核的电荷数。Schrodinger方程的形式虽然简单,但是求解非常困难。目前,除氢原子、类氢离子和氢分子离子等少数简单体系外,一般原子和分子体系的Schrodinger方程没有解析解,只能求得近似的数值解。 求解Schrodinger方程数值解的最常用方法是变分原理(variationalprinciple)。根据变分原理,对于任意给定的近似波函数,由式(83)计算得到的近似能量E总是大于体系的基态能量E0, 并且,当近似波函数趋近于精确的基态波函数0时,近似能量E趋近于基态能量E0。在量子化学中,并不直接计算近似波函数,而是用一组特别设计的特殊函数(基组函数)展开波函数,把求解Schrodinger方程转化为求解展开系数。 除了变分原理和基组展开外,在量子化学中还用到一个重要的近似,即绝热近似或BornOppenheimer近似(BO近似)。最轻的H原子核的质量也是电子质量的1836倍以上,原子核的运动速度比电子的运动速度慢许多。因此,在原子核因运动而发生位置变化后,电子可以很快地调整运动状态,达到最终的平衡状态。据此,BO近似假设,根据Schrodinger方程计算电子波函数时可以固定或冻结原子核的坐标比,只计算 根据经典力学,原子核的运动轨迹可以由牛顿第二定律得到 以上就是以Schrodinger方程为基础的BOMD模拟的基本原理。