Molekulardynamik. Grundlagen und Anwendungen

Molekulardynamik. Grundlagen und Anwendungen

Von R. Haberlandt, S. Fritzsche, G. Peinel u. K. Heinzinger.
Vieweg, Wiesbaden 1995. XII + 252 S., Kartoniert,
ISBN 3-528-06429-3

Es ist erfreulich, daß nun wieder ein Buch über Simulationsmethoden in Physik und Chemie in deutscher Sprache erschienen ist. Zunächst fällt auf, daß das Buch "Molekulardynamik" des Autorenquartetts Haberlandt, Fritzsche, Peinel und Heinzinger breiter angelegt ist, als der sparsame Titel verrät. Es enthält neben einer Darstellung der Titelmethode auch noch eine Einführung in die Grundideen der zweiten Säule der Computersimulation, der Monte-Carlo-Technik.

Notwendige Grundlagen aus Statistik und klassischer Mechanik werden knapp und klar in einem einführenden Kapitel geschlossen dargestellt. Wichtige Modellpotentiale zur Beschreibung von atomaren und molekularen Systemen werden an schließend besprochen. Hier bedauere ich allerdings, daß die immer weitere Verbreitung findende ab-initio-Molekulardynamik von Car und Parrinello, bei der die Kräfte direkt über die Elektronenstruktur berechnet werden, nur am Rande erwähnt wird. Zu Beginn des Kernstücks des Buches werden gängige Algorithmen zur Integration der Bewegungsgleichungen eingeführt und kommentiert. Wesentliche Konzepte, wie etwa periodische Randbedingungen, die Behandlung langreichweitiger Potentiale, oder Nachbarschaftstabellen werden danach klar dargestellt. Erweiterungen der mikrokanonischen Dynamik, etwa um Temperatur oder Druck konstant zu halten, werden ebenso angesprochen wie Zwangsbedingungen oder Nichtgleichgewicht. Im Abschlußkapitel werden exemplarisch zwei Anwendungsgebiete aus der aktuellen Forschung, Elektrolytlösungen und Transport in Zeolithen, vorgestellt. Hier kann man Schritt für Schritt verfolgen, wie typische Probleme aus der chemischen Physik von Wahl und Test der Methode bis hin zu den physikalischen Schlußfolgerungen geführt werden, wobei jedoch die Komplexität z. T. beträchtlich über das Eingeführte hinausgeht.

Welchen Leserkreis spricht nun dieses Buch an? In neuerer Zeit beobachte ich immer öfter, daß in experimentellen Arbeitsgruppen "Computerexperimente" begleitend zu den eigentlichen Experimenten durchgeführt werden. Ich halte das Buch für gut geeignet, etwa in diesem Bereich ein Lücke zu füllen. Die notwendigen Grundkenntnisse werden prägnant vermittelt, was sodann einen raschen Einstieg in die Simulation selbst ermöglicht. Darüber hinaus kann das Buch sehr gut als Leitfaden einer Grundvorlesung über Simulationsmethoden dienen, so wie diese auf einem pragmatischen Niveau in einem Physik- oder Chemiefachbereich abzuhalten ist. Abschließend wünsche ich diesem sorgfältig geschriebenen Buch eine große Verbreitung.

D. Marx, Stuttgart

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