Minimierung der Gesamtenergie

Der entscheidende Parameter der statischen (zeitunabhängigen) Simulation ist die Gesamtenergie des Systems. Sie ist die Summe der Paarpotentiale zwischen allen beteiligten Atomen. Hierzu tragen auch die gefrorenen Atome bei, ihre Positionen ändern sich aber nicht. Die Paarpotentiale (siehe hierzu auch unter Kräfte) wiederum sind lediglich vom Abstand des einzelnen Paares abhängig, sodass also die Gesamtenergie eine Funktion von 3N Koordinaten ist (N ist die Anzahl der beweglichen Atome; siehe hierzu auch unter Aufbau von Spitze und Probe).
Durch Variation der Positionen der einzelnen Atome ändert sich also die Gesamtenergie des Systems. Gemäss dem Minimumsprinzip ordnen sich die Atome nun so an, dass die Gesamtenergie des Systems minimal wird. Die statische Simulation entspricht also mathematisch einer Minimum-Suche in einem 3N-dimensionalen Raum. Dieser Schritt wird in der Simulation auch Relaxation genannt: das System gilt als relaxiert, wenn die Energie minimal ist.
Ein eizelner Simulations- resp. Relaxationsschritt besteht also darin, dass die Gesamtenergie minimiert wird und anschliessend die neuen Koordinaten der beweglichen Atome ausgegeben wird. Weiter werden die Gesamtenergie sowie die x -, y - und z - Kraft auf die Spitze ausgegeben, welche aus der Summe der Kräfte auf die einzelnen Atome der Spitze bestehen.