視点：ポテンシャルエネルギーの景観からの反応座標とダイナミクスへの洞察

この視点は、ポテンシャルエネルギー景観フレームワークの概念的および計算的側面に焦点を当てています。2つの目的があります。最初にアプローチのいくつかの重要な開発を要約し、2番目に、経路の知識を活用する特定の例を使用してそのような手法を適用する方法を説明することです。構造予測の方法、グローバルな熱力学的特性の分析、まれなイベントダイナミクスの処理など、景観フレームワーク内の理論とシミュレーションの最近の開発が最初に概説されています。次に、ダイナミクスの運動遷移ネットワーク処理と、反応座標によって定義された平均力の可能性との間の接続を開発します。完全な構成空間から低次元への投影の効果は、原子クラスターに対して示されています。この例では、比較的成功した構造順序パラメーターが利用可能な場合、クラスター形態の主要な変化が再現されますが、いくつかの詳細は忠実に表されません。対照的に、離散パスに対応する構成に基づくプロファイルは、幾何学的にすべての障壁と最小値を保持します。この比較は、反応座標に基づいたダイナミクスの低次元性記述における「摩擦」効果の物理的起源に関する洞察を提供します。

This perspective focuses on conceptual and computational aspects of the potential energy landscape framework. It has two objectives: first to summarise some key developments of the approach and second to illustrate how such techniques can be applied using a specific example that exploits knowledge of pathways. Recent developments in theory and simulation within the landscape framework are first outlined, including methods for structure prediction, analysis of global thermodynamic properties, and treatment of rare event dynamics. We then develop a connection between the kinetic transition network treatment of dynamics and a potential of mean force defined by a reaction coordinate. The effect of projection from the full configuration space to low dimensionality is illustrated for an atomic cluster. In this example, where a relatively successful structural order parameter is available, the principal change in cluster morphology is reproduced, but some details are not faithfully represented. In contrast, a profile based on configurations that correspond to the discrete path defined geometrically retains all the barriers and minima. This comparison provides insight into the physical origins of "friction" effects in low-dimensionality descriptions of dynamics based upon a reaction coordinate.