15、分子物理学与化学模拟：JENA工具详解

分子物理学与化学模拟：JENA工具详解

1. 脉冲场建模

在物理模拟中，点电荷产生的电场随时间保持不变，而脉冲场则具有随时间变化的振荡特性。为了对这种行为进行建模，我们以平行于x轴的矢量场为例。假设力强度以恒定振幅 $f > 0$ 进行正弦振荡，为简化起见，选择周期长度为 $\tau$ 个时间单位。得到的脉冲场形式如下：
[
F(x, y, z, t) = f \cdot
\begin{pmatrix}
\cos\left(\frac{2\pi}{\tau} \cdot t\right) \
0 \
0
\end{pmatrix}
]
在每个周期内，脉冲场的极性会交替两次。矢量场的建模方法为描述作用于研究容器的外力提供了强大且有效的工具。矢量场可以根据物理定律进行调整，并配备合适的参数。多个力场可以通过矢量相加的方式同时独立作用，以获得总效果。

2. 活性膜与动态分隔符

在模拟容器内的化学反应和物理过程时，除了布朗运动、反应规则和外力之外，有时还需要额外的工具。特别是静态结构和固定元素，如果能使其具有动态性，将在模拟复杂交织的处理方案时提供更大的灵活性。

通过相应的反应规则在可移动和不可移动（固体）状态之间切换粒子的状态，是向动态结构迈出的第一步。原则上，这种方法足以通过专门创建或溶解由固体粒子组成的分隔符或膜结构来模拟活性膜的行为。目前讨论的唯一方法是通过一组反应规则，其中可以设置一个“种子粒子”，其他粒子可能通过辅助物质附着。然而，使用这种策略创建或完全溶解大型膜是一项艰巨且耗时的任务，并且无法模拟像内吞作用这样复杂空间结构整体进入细胞的过程。