13、深入探索分子模拟：JENA工具的原理与应用

深入探索分子模拟：JENA工具的原理与应用

在分子模拟领域，JENA工具凭借其强大的功能和灵活的特性，为研究分子物理和化学过程提供了有力支持。下面将详细介绍JENA工具在分子模拟中的关键概念和操作流程。

1. 容器与分隔器

在分子模拟中，化学反应和物理过程通常在容器中进行。容器定义了分子系统的空间维度，将其组成部分与外界环境隔离开来。一般来说，容器可以象征生物细胞的一个隔室，或者是用于体外技术的试管。

容器被视为一个可自由配置的长方体，放置在三维笛卡尔坐标系中，其中一个角与原点重合，且长方体的边与坐标轴平行。容器的大小（长、宽、高）可以在几纳米（$10^{-9}$ m）到几毫米（$10^{-3}$ m）的范围内变化，一旦确定，其大小就不能再修改。随着容器体积的增加，模拟系统动态所需的计算时间和工作量通常也会增加。初始设置时，容器的外壁对于任何组成部分和物质都是不可渗透的屏障，但能够以热能的形式施加或消散热量。

容器的内部空间可以被分隔成不重叠的独立腔室。为了实现这一点，可以在容器内放置任意数量的分隔器。分隔器是一个与坐标系的两个轴平行的平面，由一个超大的不可移动粒子组成，该粒子贯穿容器的整个维度。分隔器有一个局部坐标系，其原点映射到容器坐标系内的一个点，这个点称为锚点，用于标记分隔器的位置。分隔器的主要优点在于其在模拟过程中的灵活性，在模拟的任意时间点或根据预定义的条件，可以在容器内创建或移除分隔器，这使得可以定义具有不同初始反应条件的独立反应腔室，在特定产物分子出现后，这些腔室可以合并并继续进行反应。

为了对容器及其组成部分进行技术建模，我们将容器视为由大量小体积元素（即体素）组成。体素是一个小的虚拟立方体，默认边长为500 pm，但可以