材料模擬實驗方法由於受限於尺度效應等關係，不同尺度下無法藉由單一套的統馭方程式描述，因此通常區分為微觀、介觀、與巨觀的模擬系統，其中微觀模擬系統僅能模擬短時間與小系統，過去儘管奈米技術迅速發展，在模擬尺寸上仍難以模擬目前產業上可製作的微奈米結構，並利用模擬分析結果與之相互配合。圖12.7所示，為分子動力學原子模擬系統對應時間或空間尺度下的分子動力學原子模擬模擬系統對應時間或空間尺度下的應應對策應對策，由圖可知在原子模擬系統下欲執行大模擬空間與時間，便要依賴創新理論加速分子動力學(accelerated molecular dynamics, AMD)。近年來，隨著電腦硬體效能的提升，高效能電腦叢集(High performance computing cluster)崛起，平行運算演算法的發展，在微觀尺度的模擬系統中，模擬尺寸已突破過去的數萬顆原子系統(約數奈米大小系統)，提升至接近微米尺度，人們已可利用分子動力學技術預測目前實驗上可製造的微奈米材料的各種性質，並針對實驗上所遇到無法觀察的結果，藉由模擬方式分析了解，但在部分課題上卻僅能提供定性上的分析結果，其主要礙於模擬時間尺度上的限制，因為在分子模擬系統中，欲精確描述原子模擬系統的各種物理量，時間步階須選取可反映原子震動頻率的時間，大約10^-15秒，也因此要利用分子動力學模擬像材料拉伸變形實驗的問題時，模擬的變形速率(約1m/s)經常遠大於真實實驗的拉伸速率(約10^-4m/s)。以圖12.8(a)為例，在實際拉伸實驗下的電子顯微鏡顯像，可知當銀奈米線受到拉伸時，整個奈米線線徑是會逐漸頸縮，而並非在局部產生錐形頸縮，然而，在分子動力學模擬所呈現的結果卻是後者(如圖下所示)，因此欲讓分子模擬能更逼近真實系統的現象，美國Los Alamos國家實驗室Voter於1997年提出加速分子動力學理論，今已被發展的加速法有三種：(1)Hyperdynamics (HD)[1];  (2)Parallel replica dynamics (PRD)[2]; (3)Temperature-accelerated dynamics (TAD)[3]，Voter於2009年方利用加速分子動力學與Los Alamos國家實驗室的超級電腦Roadrunner模擬銀奈米線受拉伸速率10^-6m/s)的結構破壞實驗(http://www.sciencedaily.com/releases/2009/10/091029111917.htm)，此次模擬實驗，成功模擬出與實驗幾乎相似的結果，也讓分子動力學在研究速率的課題上有更令人信服的結果，並邁向另一個里程碑。

[1] A.F. Voter, A method for accelerating the molecular dynamics simulation of infrequent events, J. Chem. Phys., 106 (1997) 4665.