De CHARMM krachtvelden voor eiwitten omvatten: united-atom (soms extended atom genoemd) CHARMM19, all-atom CHARMM22 en zijn dihedrale potentiaal gecorrigeerde variant CHARMM22/CMAP, evenals latere versies CHARMM27 en CHARMM36 en diverse modificaties zoals CHARMM36m en CHARMM36IDPSFF. In het charmm22 eiwitkrachtveld werden de atomaire partiële ladingen afgeleid van kwantumchemische berekeningen van de interacties tussen modelverbindingen en water. Verder is CHARMM22 geparametriseerd voor het tip3p explicit water model. Toch wordt het vaak gebruikt met impliciete oplosmiddelen. In 2006 werd een speciale versie van CHARMM22 / CMAP gerepareerd voor consistent gebruik met impliciete solvent GBSW.

het CHARMM22 krachtveld heeft de volgende potentiële energiefunctie:

V = ∑ b o n d s k b-b − b-0 ) 2 + ∑ a n g l e s k θ ( θ − θ 0 ) 2 + ∑ d i h e d e d e r a l s k ϕ + ∑ i m p r o p e r s k ω ( ω − ω 0 ) 2 + ∑ U r e n − B r a d l e y k u ( u − u- u 0 ) 2 + ∑ n o n b o n d e d ( ż + q i q j ϵ r i j ) {\displaystyle {\begin{aligned}V=&\som _{obligaties}k_{b}(b-b_{0})^{2}+\som _{hoeken}k_{\theta }(\theta -\theta _{0})^{2}+\som _{dihedrals}k_{\phi }\\&+\som _{impropers}k_{\omega }(\omega\omega _{0})^{2}+\som _{Urey-Bradley}k_{u}(u-u_{0})^{2}\\&+\som _{nonbonded}\left(\epsilon \left+{\frac {q_{i}q_{j}}{\epsilon r_{ij}}}\right)\end{aligned}}}

De bond, hoek, v-stelling, en nonbonded voorwaarden zijn vergelijkbaar met die gevonden in andere krachtvelden, zoals AMBER. De CHARMM kracht veld bevat ook een onjuiste term accounting for out-of-plane buigen (dat geldt voor een set van vier atomen die niet zijn achtereenvolgens gebonden), waar k ω {\displaystyle k_{\omega }}

is de kracht constant is en ω − ω 0 {\displaystyle \omega\omega _{0}}

is de out-of-plane hoek. De Urey-Bradley term is een cross-term die goed is voor 1,3 niet-gebonden interacties die niet worden verantwoord door de bond en hoek termen; k u {\displaystyle k_{u}}

is de krachtconstante en u {\displaystyle u}

is de afstand tussen de 1,3 atomen.

voor DNA, RNA en lipiden wordt CHARMM27 gebruikt. Sommige krachtvelden kunnen, bijvoorbeeld CHARMM22 en CHARMM27 voor de simulatie van eiwit-DNA-band worden gecombineerd. Ook parameters voor NAD+, suikers, gefluoreerde verbindingen, enz., kan worden gedownload. Deze force field versienummers verwijzen naar de CHARMM versie waar ze voor het eerst verschenen, maar kunnen natuurlijk gebruikt worden met latere versies van het CHARMM uitvoerbare programma. Eveneens, kunnen deze krachtvelden binnen andere moleculaire dynamicaprogramma ‘ s worden gebruikt die hen steunen.

in 2009 werd een algemeen krachtveld voor geneesmiddel-achtige moleculen (cgenff) geïntroduceerd. Het “behandelt een brede waaier van chemische groepen huidig in biomoleculen en drug-als molecules, met inbegrip van een groot aantal heterocyclische steigers”. Het algemene krachtveld is ontworpen voor elke combinatie van chemische groepen. Dit komt onvermijdelijk met een vermindering van nauwkeurigheid voor het vertegenwoordigen van om het even welke bepaalde subklasse van molecules. Gebruikers worden herhaaldelijk gewaarschuwd op de website van Mackerell om de cgenff parameters NIET te gebruiken voor moleculen waarvoor reeds gespecialiseerde krachtvelden bestaan (zoals hierboven vermeld voor eiwitten, nucleïnezuren, enz.).

CHARMM bevat ook polariseerbare krachtvelden met behulp van twee benaderingen. Een daarvan is gebaseerd op het fluctuating charge (FQ) model, ook wel Charge Equilibration (CHEQ) genoemd. De andere is gebaseerd op de Drude shell of dispersie oscillator model.

Parameters voor al deze krachtvelden kunnen gratis worden gedownload van de Mackerell-website.