周期性边界条件

周期性边界条件(PBCs)是分子模拟与数学模型中的常用近似方法之一，其思想是用一个称为元胞的周期性盒子来描述宏观的体系。在一个元胞周围有紧密堆积的完全相同的元胞。例如在二维体系中，一个方形元胞四周有相同的元胞(称为"镜像")，若一个粒子从右边边界穿出，操作上左边边界对应位置有相同粒子进入，由此保证了元胞中粒子数目即物理量如动量与能量的守恒。 尽管计算机的计算能力发展迅速，但用其模拟阿佛加德罗常数数量级的粒子仍然是不现实的。当今计算机能模拟数百万乃至千万个粒子的体系，要用这有限个粒子反映宏观相的热力学性质，只能借助于周期性边界来实现，使用有限个粒子的体系近似地描述宏观体系。分子动力学模拟中，常使用PBC描述气体、液体、溶液及晶态的行为。