计算化学公社

标题: 有哪些基本问题量化和分子动力学目前尚无法计算？ [打印本页]

作者
Author: lomochon 时间: 2018-5-24 04:11
标题: 有哪些基本问题量化和分子动力学目前尚无法计算？
我是超级菜鸟，却很想知道哪些基本问题是目前量化和分子力学等还计算不了的（计算能力，尺寸效应因素除外）？请各位大咖方便时罗列一下哈……

作者
Author: sobereva 时间: 2018-5-24 11:11
涉及的因素稍微复杂一点、涉及的尺度多一点的问题都搞不了
诸如用计算化学方法模拟钠球扔水里的全部现象，就已经远远超越了现今计算化学可讨论范畴

作者
Author: lomochon 时间: 2018-5-25 23:20

sobereva 发表于 2018-5-24 11:11
涉及的因素稍微复杂一点、涉及的尺度多一点的问题都搞不了
诸如用计算化学方法模拟钠球扔水里的全部现象， ...

谢谢老师！
请教：
我们常常遇到的溶胶体系、固态相变（非晶固态相变）、多层非化学计量无机物结构、复杂一点的电化学过程好像都不太好算，对吗？
假如我想对比一下两种同质三层非化学计量氧化物结构的能量高低：M1-xO/M2-yO/M3-zO、M1-xO/M3-zO/M2-yO (M-某金属、O-氧），现在有方法可以简化计算吗？假如后一种的中间层发生相变，能否简化计算？
请老师方便时指点一二，谢谢！

作者
Author: alonewolfyang 时间: 2018-6-6 15:06

lomochon 发表于 2018-5-25 23:20
谢谢老师！
请教：
我们常常遇到的溶胶体系、固态相变（非晶固态相变）、多层非化学计量无机物结构、复 ...

界面问题一直是属于高难度问题

作者
Author: lomochon 时间: 2018-6-9 09:46

alonewolfyang 发表于 2018-6-6 15:06
界面问题一直是属于高难度问题

谢谢！
想请群里的专家们有空时多列出一些当前的难题及可能突破的方向，以便鼓励更多的人去攻克并突破它！

作者
Author: sobereva 时间: 2018-6-10 03:10
其实很多问题之所以计算化学目前搞不定，纯粹是因为计算机运算能力的事，得等着计算机运算能力逐渐提高，使得计算化学能够处理更大更复杂体系。最近Grimme一篇文章预言25年后DFT能算到好几千原子体系（目前最多到几百），到时候能解决的问题必然比现在多得多。现在能算的体系尺寸太有限，把模型简化到能算的尺度偏离实际情况太远（或者虽然可以用便宜的方法但误差又太大或者普适性太差），而直接用比较理想的模型又算不动。
当然，理论方法学的进展也会推动计算化学能更好更快地处理更复杂的问题。

其实列出难题、推动大家去攻克，我倒认为意义比较有限，因为现在搞计算化学研究的人实在太多了，稍微有点需要解决的问题，大家都一窝蜂去搞。而目前还没解决的老大难问题，大多也都是从理论角度上没什么好法子能解决的问题。

作者
Author: huangyoyo 时间: 2019-4-29 15:42

sobereva 发表于 2018-6-10 03:10
其实很多问题之所以计算化学目前搞不定，纯粹是因为计算机运算能力的事，得等着计算机运算能力逐渐提高，使 ...

密度较大（0.8-1.5g/cm3）的氖气在450-700nm（1.7-2.7eV）波段的吸收峰（这些吸收峰的位置是已知的）可以通过计算化学模拟得到么？如果可以的话是通过一定数量的氖原子进行分子动力学模拟还是要考虑周期性边界条件得到的模型进行计算？

作者
Author: sobereva 时间: 2019-4-30 04:18

huangyoyo 发表于 2019-4-29 15:42
密度较大（0.8-1.5g/cm3）的氖气在450-700nm（1.7-2.7eV）波段的吸收峰（这些吸收峰的位置是已知的）可以 ...

考虑周期边界条件的情况下跑MD，每隔一定时间算一次光谱，取时间平均，也许可以，但由于还没看过类似的计算文章，这种体系又特殊，我不敢下定论

作者
Author: huangyoyo 时间: 2019-4-30 08:16
本帖最后由 huangyoyo 于 2019-5-5 14:36 编辑

sobereva 发表于 2019-4-30 04:18
考虑周期边界条件的情况下跑MD，每隔一定时间算一次光谱，取时间平均，也许可以，但由于还没看过类似的计 ...

找了好久好久都找不到类似的文章

。这种体系的话用什么软件比较好呢？目前只知道castep跟VASP。另外450nm-700nm波段的吸收应该是某两个激发态之间的吸收，这里是不是要涉及激发态优化以及激发态之间跃迁偶极矩的计算？

作者
Author: 灰飞的旋律 时间: 2019-4-30 10:24

sobereva 发表于 2018-6-10 03:10
其实很多问题之所以计算化学目前搞不定，纯粹是因为计算机运算能力的事，得等着计算机运算能力逐渐提高，使 ...

还是有些意义的，给我们这些新人一个努力的方向

作者
Author: sobereva 时间: 2019-5-1 06:17

huangyoyo 发表于 2019-4-30 08:16
找了好久好久都找不到类似的文章。这种体系的话用什么软件比较好呢？目前只知道castep跟VSPA。另外450 ...

是VASP不是VSPA。这个问题也未必非得用第一性原理程序，轨迹跑出来，用Gaussian、ORCA等主流量化程序也都可以算，毕竟盒子之间的耦合不算很强烈。

可以优化激发态，用激发态极小点结构计算激发态之间的跃迁偶极矩（Gaussian+Multiwfn可以给出）

作者
Author: huangyoyo 时间: 2019-5-5 14:50
本帖最后由 huangyoyo 于 2019-5-5 15:00 编辑

sobereva 发表于 2019-5-1 06:17
是VASP不是VSPA。这个问题也未必非得用第一性原理程序，轨迹跑出来，用Gaussian、ORCA等主流量化程序也都 ...

如果想用ORCA来算的话，如何判定盒子中的粒子数能够表征实际情况？可否通过第一激发态稳定后对应的粒子数大小来确定计算所用的粒子数。
用CAM-B3LYP aug-cc-PVTZ RIJCOSX autoaux这个水平来算的话，用20个粒子计算200个激发态，Tprint设为10^-5就需要好几十兆，原子数跟激发态数一增加内存就不够用了，比如90个原子仅计算200个激发态就需要500多兆内存。这个时候是不是可以降低基组和泛函的要求？？

作者
Author: huangyoyo 时间: 2019-5-6 08:17

sobereva 发表于 2019-5-1 06:17
是VASP不是VSPA。这个问题也未必非得用第一性原理程序，轨迹跑出来，用Gaussian、ORCA等主流量化程序也都 ...

另外我还想请问一下，对于这种通过分子动力学跑出来的结构是不是不能进行激发态优化的？无法在原有的温度压强条件下进行激发态优化。

作者
Author: sobereva 时间: 2019-5-6 09:07

huangyoyo 发表于 2019-5-6 08:17
另外我还想请问一下，对于这种通过分子动力学跑出来的结构是不是不能进行激发态优化的？无法在原有的温度 ...

不能优化

作者
Author: sobereva 时间: 2019-5-6 09:08

huangyoyo 发表于 2019-5-5 14:50
如果想用ORCA来算的话，如何判定盒子中的粒子数能够表征实际情况？可否通过第一激发态稳定后对应的粒子数 ...

500多兆也没多少嘛

粒子数问题，可以尝试做个结果随数目增加的收敛性测试

作者
Author: huangyoyo 时间: 2019-5-6 09:50

sobereva 发表于 2019-5-6 09:08
500多兆也没多少嘛

粒子数问题，可以尝试做个结果随数目增加的收敛性测试

写错了。不是MB是500多GB。
既然不能做激发态优化，那么450nm-700nm波段的吸收所对应的两个激发态之间的吸收是不是不能算了。
另外，我已经测试到100个原子了，还没有收敛。100个原子在CAM-B3LYP aug-cc-PVTZ RICOSX水平下光算5个激发态就需要快二十GB了。

作者
Author: sobereva 时间: 2019-5-7 08:21

huangyoyo 发表于 2019-5-6 09:50
写错了。不是MB是500多GB。
既然不能做激发态优化，那么450nm-700nm波段的吸收所对应的两个激发态之间的 ...

用个小点的基组，用普通泛函优化这样体系的激发态不成问题（但由于你的体系太过于特殊，这样做是否真的有意义我不好断定）

作者
Author: huangyoyo 时间: 2019-5-7 16:54

sobereva 发表于 2019-5-1 06:17
是VASP不是VSPA。这个问题也未必非得用第一性原理程序，轨迹跑出来，用Gaussian、ORCA等主流量化程序也都 ...

您的意思是先用考虑周期性边界条件的情况跑MD，然后取相应的团簇在ORCA中做TDDFT计算？我看有篇关于液态水的吸收光谱研究的文章是这么做的。“To generate model structures, we first performed optPBE-vdW classical MD simulations for 20 ps in the NVT ensemble using the Andersen thermostat127 for a cubic
box with 64 water molecules. The final snapshot from the MD trajectory was then used as a starting structure for PIMD, which was run for 5 ps using 32 ring-polymer beads and the normalmode transformation. For XAS calculations, the cluster structures were extracted by randomly sampling both central molecules and ring-polymer replicas from the final 2 ps of the PIMD trajectory.”

作者
Author: sobereva 时间: 2019-5-8 09:46

huangyoyo 发表于 2019-5-7 16:54
您的意思是先用考虑周期性边界条件的情况跑MD，然后取相应的团簇在ORCA中做TDDFT计算？我看有篇关于液态 ...

是

作者
Author: huangyoyo 时间: 2019-5-15 15:03

sobereva 发表于 2019-5-8 09:46
是

导师说不一定要在考虑周期边界条件的情况下跑MD，直接用ORCA做分子动力学，只要最后的光谱收敛了就可以（大概在120个原子就收敛了）。可是我看相关的文献都是考虑周期性边界条件跑MD的。请问考不考虑周期性边界得到的轨迹做收敛测试，结果会一样么？

作者
Author: sobereva 时间: 2019-5-15 17:06

huangyoyo 发表于 2019-5-15 15:03
导师说不一定要在考虑周期边界条件的情况下跑MD，直接用ORCA做分子动力学，只要最后的光谱收敛了就可以（ ...

肯定会有所不同，毕竟边界情况不一样

作者
Author: huangyoyo 时间: 2019-5-16 08:22

sobereva 发表于 2019-5-15 17:06
肯定会有所不同，毕竟边界情况不一样

您之前说需要用考虑周期性条件来算，为什么那样算更加合理？

作者
Author: sobereva 时间: 2019-5-17 01:09

huangyoyo 发表于 2019-5-16 08:22
您之前说需要用考虑周期性条件来算，为什么那样算更加合理？

本来这体系实际情况就是无穷延展的，实际中肯定不只是一小团

作者
Author: huangyoyo 时间: 2019-5-17 08:16
本帖最后由 huangyoyo 于 2019-5-17 11:14 编辑

sobereva 发表于 2019-5-17 01:09
本来这体系实际情况就是无穷延展的，实际中肯定不只是一小团

1.这种体系跑分子动力学的话用什么软件比较好？我现在在用castep跑。2.我该如何测试盒子大小设置的合理性？
3.一般时间步长取为最小周期的十分之一左右，这种单原子体系的分子动力学时间步长应该如何取值？

作者
Author: sobereva 时间: 2019-5-17 18:20

huangyoyo 发表于 2019-5-17 08:16
1.这种体系跑分子动力学的话用什么软件比较好？我现在在用castep跑。2.我该如何测试盒子大小设置的合理性 ...

1 VASP、CP2K，速度比CASTEP快得多
2 根据密度设置。如果密度固定，不知道盒子尺寸多大合适，测试收敛性
3 AIMD一般用零点几fs

欢迎光临计算化学公社 (http://bbs.keinsci.com/)