Настоящая книга знакомит читателя с актуальными проблемами и основными направлениями исследований в области компьютерного моделирования полимерных и биополимерных систем, в том числе наноматериалов и нанокристаллов. Она содержит описание основных методов и алгоритмов компьютерного моделирования, дает общий обзор их развития. Большое внимание уделено изложению общих принципов реализации полной схемы так называемого мультимасштабного моделирования. Обсуждаются методы моделирования на разных (микроскопических, мезоскопических и макроскопических) пространственных и временных масштабах: квантово-химические методы, атомистическая и огрубленная молекулярная динамика, метод Монте-Карло, метод стохастической динамики, теоретико-полевые методы самосогласованного среднего поля, функционала плотности, нелинейных интегральных уравнений теории жидкостей, феноменологические методы решения уравнений в сплошных средах, полуэмпирические методы расчета физических свойств полимеров на основе вкладов отдельных атомов и (или) атомных групп и др. Приведены примеры изучения свойств различных молекулярных систем с помощью компьютерного эксперимента.
Книга предназначена для специалистов в области физико-химии молекулярных систем, в частности полимеров и биополимеров, использующих в работе методы компьютерного моделирования, а также для студентов и аспирантов --- физиков, химиков, биологов, специализирующихся в соответствующих областях науки; книга может быть использована для начального знакомства с этой областью исследований, а также для справочных целей.
Nastoyashchaya kniga znakomit chitatelya s aktualnymi problemami i osnovnymi napravleniyami issledovaniy v oblasti kompyuternogo modelirovaniya polimernykh i biopolimernykh sistem, v tom chisle nanomaterialov i nanokristallov. Ona soderzhit opisanie osnovnykh metodov i algoritmov kompyuternogo modelirovaniya, daet obshchiy obzor ikh razvitiya. Bolshoe vnimanie udeleno izlozheniyu obshchikh printsipov realizatsii polnoy skhemy tak nazyvaemogo multimasshtabnogo modelirovaniya. Obsuzhdayutsya metody modelirovaniya na raznykh (mikroskopicheskikh, mezoskopicheskikh i makroskopicheskikh) prostranstvennykh i vremennykh masshtabakh: kvantovo-khimicheskie metody, atomisticheskaya i ogrublennaya molekulyarnaya dinamika, metod Monte-Karlo, metod stokhasticheskoy dinamiki, teoretiko-polevye metody samosoglasovannogo srednego polya, funktsionala plotnosti, nelineynykh integralnykh uravneniy teorii zhidkostey, fenomenologicheskie metody resheniya uravneniy v sploshnykh sredakh, poluempiricheskie metody rascheta fizicheskikh svoystv polimerov na osnove vkladov otdelnykh atomov i (ili) atomnykh grupp i dr. Privedeny primery izucheniya svoystv razlichnykh molekulyarnykh sistem s pomoshchyu kompyuternogo eksperimenta. Kniga prednaznachena dlya spetsialistov v oblasti fiziko-khimii molekulyarnykh sistem, v chastnosti polimerov i biopolimerov, ispolzuyushchikh v rabote metody kompyuternogo modelirovaniya, a takzhe dlya studentov i aspirantov --- fizikov, khimikov, biologov, spetsializiruyushchikhsya v sootvetstvuyushchikh oblastyakh nauki; kniga mozhet byt ispolzovana dlya nachalnogo znakomstva s etoy oblastyu issledovaniy, a takzhe dlya spravochnykh tseley.
This book introduces the reader to the actual problems and main directions of research in the field of computer modeling of polymer and biopolymer systems, including nanomaterials and nanocrystals. It contains a description of the main methods and algorithms of computer modeling, gives a General overview of their development. Much attention is paid to outlining the General principles of the implementation of the full scheme of the so-called multiscale modeling. Discusses simulation methods on different (microscopic, mesoscopic and macroscopic) spatial and temporal scales: quantum-chemical methods, atomistic and coarseness molecular dynamics, Monte-Carlo method stochastic dynamics, field-theoretical methods self-consistent mean field, density functional, nonlinear integral equations theory of liquids, the phenomenological methods of solving equations in continuous media, semi-empirical methods of calculation of physical properties of polymers on the basis of contributions of individual atoms and (or) nuclear groups, etc. are examples of studying the properties of various molecular systems by means of computer experiment.
The book is intended for specialists in the field of physical chemistry of molecular systems, in particular polymers and biopolymers who use methods of computer simulation, as well as for undergraduate and graduate students-physicists, chemists, biologists specializing in the relevant fields of science; the book can be used for initial acquaintance with this field of research as well as for reference purposes.
