通过真实分子再现溶剂化壳和动力学效应,但计算成本高;隐式模型实践出发,给出混合策略与验证建议在计算化学与分子模拟。
就是把溶剂分子(比如水分子)当作真实粒子放进模拟盒子里,分子动力学或蒙特卡洛轨迹中每个溶剂分子都会运动、转向、与溶质发生短时相互作用;
则把溶剂的宏观效应浓缩成连续介质,用一个空间依赖的介电常数或势能项来近似溶剂对溶质的平均屏蔽和溶剂化自由能,而不显式追踪单个溶剂分子。下图展示了显式溶剂模型和隐式溶剂模型的示意图直观比较。

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:显式能揭示溶剂化壳、氢键网、溶剂诱导构型变化和动力学效应;隐式在计算成本与采样效率上占优势,适合快速估算溶剂化能、筛选反应路径或做粗略热力学分析。
两者利弊与方法选择
出发,显式溶剂常配合经典或从头算分子动力学MD/AIMD是体系尺寸大、所需模拟时间长,且统计收敛(特别是稀有事件或缓慢构象转换)难度高。
ORR机理。的结果表明:在M-N/CDOI: 10.1038/s41467-022-29357-7
FeN/CAIMD作者这个状态称为“”(pseudo-adsorption state)。图中的CN指的是氧原子对氢原子的配位数的概率分布密度,在O附近的相对明亮区域表征的便是氢氧根阴离子。

隐式溶剂方法–玻尔兹曼(PB)和广义Born(GB)模型在量子化学里以PCM(Polarizable Continuum Model)等形式出现,适合用在几何优化、频率计算或反应能垒估算中。
局限因此在涉及溶剂配位、催化界面、电解质效应或强溶剂化依赖的过程时,显式或混合模型通常更可靠。
实践建议
隐式先导、显式精算先用隐式溶剂或低成本模型快速扫出用显式溶剂的MD或AIMD精细计算,评估另一个常见做法是或嵌入式方法无论选择何种模型,:将隐式计算的溶剂化自由能与显式模拟或实验(溶解度、NMR、红外、活化能)比对以校准参数;对含电荷或强极化体系考虑显式极化模型或使用包含极化项的隐式修正。
,如图(下)所示显式溶剂模型,作为对比,同时构建了图1a(上)的隐式溶剂模型。显式溶剂模型下,离子密度分布(图1b)与吸附量(图1c)都发生了很大的变化。

总体上,:若机制受单分子溶剂—溶质相互作用主导,优先显式或混合方案;若目标是快速热力学估算或大规模筛选,隐式模型是合理起点。通过多方法交叉验证,可以把溶剂这一复杂变量纳入可信的计算化学预测框架。
总结
显式溶剂隐式溶剂实践中推荐采用隐式先导、显式精算或,并严格通过显式模拟或实验数据校准隐式模型的参数。对含电荷、强极化或溶剂主导的过程应慎用纯隐式方法合理选择与交叉验证