CPMD模拟方法

以上是BOMD模拟的基本概念，实际程序中的计算过程比这复杂得多。例 如，电子结构的计算，可以使用量子化学中的多种方法计算；原子核的运动轨迹 的计算，也可以使用经典MD模拟中的各种算法。但是，BOMD模拟通常需要 进行成千上万步的模拟，每步模拟均需要独立计算基态波函数或基态电子密度分 布函数，且要保证每步计算具有基本相同的计算精度，这样的模拟计算量巨大， 大多数实验室难以实现。此外，BOMD模拟的基础是BO近似，必须保证基态 为非简并态。对于绝缘体、半导体等，基态与第一激发态之间具有较大的能隙, 大于与原子核运动有关的能量，能满足BO近似。相反，金属的基态是简并态, 难以满足BO近似。

为了克服BOMD模拟计算量巨大的缺点，Car和Parrinello提出了一种新的AIMD模拟方法，不但让体系中的原子核坐标按经典力学随时间演化，还引入虚 拟的电子动力学，让电子的基态波函数也按一定的规律随时间演化，克服了 BOMD模拟的每一步都必须独立计算基态波函数的困难，大大降低了计算工作 量，使AIMD模拟得以实现。目前，在许多场合CPMD模拟几乎成了 AIMD模 拟的同义词。

根据经典力学，在BO近似下原子、分子体系的拉格朗日函数是原子核动能 和势能之和，