分子动力学模拟是高分子学科中研究构效关系的重要手段，是衔接实验和理论的重要桥梁。然而，传统全原子分子动力学模拟技术由于所能模拟的空间及时间尺度相对有限，很难满足实际需求。粗粒化模拟技术是提升效率的主要途径。但由于粗粒化过程中自由度的约化，缺乏对C-H键等底层微观化学细节的有效考虑，所获得的多尺度结构及动力学等性质与实验或全原子模拟相比偏差较大，只能做到半定量计算与预测，极大地限制了分子动力学模拟在解释实验新现象、助力新材料研发等方面的潜能。因此，亟需发展化学特异性精准粗粒化模拟方法，在约化体系自由度的同时，有效考虑C-H键等被约化自由度对体系各类性质的影响，实现高分子体系不同时空尺度结构及动力学性质的准确定量描述，这也是目前高分子理论模拟领域面临的挑战性难题及重要国际前沿方向。

图1 基于广义朗之万方程的高分子粗粒化模型

  近期，吉林大学钱虎军教授团队基于能够准确描述粒子间径向分布函数的迭代玻尔兹曼反演方法与广义郎之万方程相结合，为了引入被约化掉的C-H键等化学细节对体系动力学性质的影响，利用含时记忆内核函数，以全原子模拟中获得的速度自相关函数为纽带，极大地优化了粗粒化模型中以均方位移、速度自相关函数、力自相关函数、应力松弛模量等为代表的动力学性质，获得结果与全原子模拟一致。为了兼顾精准度与计算效率，该方法将复杂的长时间记忆内核拆解为一个马尔可夫的Rouse摩擦系数，以及非马尔可夫的短时间记忆内核，前者主导长时间的扩散行为，后者决定了局部的碰撞与亚扩散行为。同时，作者开发了一套系统化的优化流程，用于时间依赖的记忆内核的构建。该方法有望被推广至更多的复杂聚合物体系，在粗粒化模型所能达到的介观模拟尺度，针对特定体系，实现具有全原子模拟精度的化学特异性的多尺度结构及动力学性质的预测。

  全文链接：https://doi.org/10.1021/jacsau.3c00756