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在過去的二十多年中，*范圍內(nèi)掀起了研究納米結(jié)構(gòu)材料的熱潮。通過設(shè)計或控制材料的微結(jié)構(gòu)，使其特征尺寸低于100納米，從而使得材料的一些力學(xué)、物理和化學(xué)性能得到極大地提升。
在研究這些納米結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)行為（即變形和破壞）時，由于受到微納米尺度下實驗操作和可視化技術(shù)的限制，人們對于材料內(nèi)部發(fā)生的變形行為和過程是無法探測得到的。
近年來，伴隨著計算機運算能力的不斷提高、算法的不斷涌現(xiàn)和改進，分子動力學(xué)模擬正在逐漸成為研究納米結(jié)構(gòu)材料變形和破壞的一種有效的工具和手段。
分子動力學(xué)模擬不僅能夠再現(xiàn)納米結(jié)構(gòu)材料內(nèi)部的變形過程，而且能夠揭示材料內(nèi)在的變形和破壞機制。
盡管分子動力學(xué)方法在研究納米結(jié)構(gòu)材料的變形和破壞機理方面取得了長足的進步和發(fā)展，但是分子動力學(xué)模擬結(jié)果與實驗測量結(jié)果仍然存在較大的差距。
這些差距主要是由于分子動力學(xué)方法固有的空間和時間尺度限制造成的。為了克服這些限制，存在兩種可能的解決方案：一種是將分子動力學(xué)方法與介觀或連續(xù)介質(zhì)方法進行耦合，建立適用于大空間/時間尺度的多/跨尺度計算方法；另一種是依靠不斷提高超級計算機的性能以及更準確、更算法的發(fā)展，將分子動力學(xué)模擬拓展到更大的空間和時間尺度。
此外，原子間相互作用勢函數(shù)的發(fā)展，對于未來材料基因組計劃(genome project)中設(shè)計新型合金和復(fù)合材料而言，是一個非常重要的研究方向。這一發(fā)展將會使分子動力學(xué)模擬更加有效、具有一定的預(yù)見性，降低或消除分子動力學(xué)模擬和實驗之間的差距，進而達到“通過計算來進行材料設(shè)計”的目標。
