分子動力學是一門結合物理，數學和化學的綜合技術。分子動力學是一套分子模擬方法，該方法主要是依靠牛頓力學來模擬分子體系的運動，以在由分子體系的不同狀態(tài)構成的系統中抽取樣本，從而計算體系的構型積分，并以構型積分的結果為基礎進一步計算體系的熱力學量和其他宏觀性質。

分子動力學簡史

1957年：基于剛球勢的分子動力學法（Alder and Wainwright）

1964年：利用Lennard-Jones勢函數法對液態(tài)氬性質的模擬（Rahman）

1971年：模擬具有分子團簇行為的水的性質（Rahman and Stillinger）

1977年：約束動力學方法（Rychaert, Ciccotti & Berendsen; van Gunsteren）

1980年：恒壓條件下的動力學方法（Andersen法、Parrinello-Rahman法）

1983年：非平衡態(tài)動力學方法（Gillan and Dixon）

1984年: 恒溫條件下的動力學方法(Berendsen et al.)

1984年：恒溫條件下的動力學方法（Nosé-Hoover法）

1985年：第一原理分子動力學法（→Car-Parrinello法）

1991年：巨正則系綜的分子動力學方法（Cagin and Pettit）

基本步驟

確定起始構型

進行分子動力學模擬的第一步是確定起始構型， 一個能量較低的起始構型是進行分子模擬的基礎 ，一般分子的起始構型主要來自實驗數據或量子化學計算。

在確定起始構型之后要賦予構成分子的各個原子速度，這一速度是根據玻爾茲曼分布隨機生成的，由于速度的分布符合玻爾茲曼統計，因此在這個階段，體系的溫度是恒定的。另外，在隨機生成各個原子的運動速度之后須進行調整，使得體系總體在各個方向上的動量之和為零，即保證體系沒有平動位移。

進入平衡相

由上一步確定的分子組建平衡相，在構建平衡相的時候會對構型、溫度等參數加以監(jiān)控。

進入生產相

進入生產相之后體系中的分子和分子中的原子開始根據初始速度運動，可以想象其間會發(fā)生吸引、排斥乃至碰撞，這時就根據牛頓力學和預先給定的粒子間相互作用勢來對各個粒子的運動軌跡進行計算，在這個過程中，體系總能量不變，但分子內部勢能和動能不斷相互轉化，從而體系的溫度也不斷變化，在整個過程中，體系會遍歷勢能面上的各個點（理論上，如果模擬時間無限）。計算分析所用樣本正是從這個過程中抽取的。

計算結果

用抽樣所得體系的各個狀態(tài)計算當時體系的勢能，進而計算構型積分。