计算化学公社

标题: 请教：用DFT结合MD研究结合强度的思路是什么？ [打印本页]

作者
Author: yihanxu 时间: 2019-1-24 12:13
标题: 请教：用DFT结合MD研究结合强度的思路是什么？
sob老师好，大家好，我想知道在溶剂环境中，哪种高分子和多硫离子的结合能力强，故而需要进行模拟研究，想请教的问题主要是怎样用DFT结合MD做研究。即DFT结合MD研究这种问题的思路是什么呢？尤其是要发文章的话。
我对这个问题有一点粗浅的理解。用DFT可以研究高分子链和多硫离子的结合能，比较结合能的大小则可以知道结合能力强弱了。用MD计算室温下加电场的情况，盒子中有锂离子、多硫离子、溶剂分子、高分子链，可以观察高分子和多硫离子在体系中如何结合。那么是该先跑MD还是先跑DFT呢？怎么将二者互补进行研究呢？

谢谢！

作者
Author: sobereva 时间: 2019-1-28 01:32
先跑MD，看看都有什么现象，做一些统计分析，并且弄清楚结合的话倾向于在什么位置、以何种形式结合。然后再基于一些帧构建模型体系，通过量化方法按照常规的研究弱相互作用的套路去考察，包括优化、计算结合能，用Multiwfn做弱相互作用特征的分析和本质的解释，可以再考虑能量分解等等

作者
Author: yihanxu 时间: 2019-1-30 00:40

sobereva 发表于 2019-1-27 11:32
先跑MD，看看都有什么现象，做一些统计分析，并且弄清楚结合的话倾向于在什么位置、以何种形式结合。然后再 ...

老师好，可不可以先做量化再做MD呢？先用量化研究两类分子的结合能，再用MD在显示溶剂模型下考察温度和扩散因素对结合能的影响？我本来只想做量化的，有位答辩委员会的老师让我考虑扩散的因素，请问sob老师一般的扩散因素是指什么？谢谢。

作者
Author: sobereva 时间: 2019-1-30 01:31

yihanxu 发表于 2019-1-30 00:40
老师好，可不可以先做量化再做MD呢？先用量化研究两类分子的结合能，再用MD在显示溶剂模型下考察温度和扩 ...

高分子链比较大，如果你不做MD的话，不好判断高分子链以什么构象、什么位置和多硫离子结合比较稳定，因此量化计算建的模型也就缺乏说服力。
扩散就是指模拟过程中多硫离子的运动特征，适当情况可以通过自扩散系数讨论，或者是以某种方式自发定向移动的倾向性，可以通过分析轨迹来表征。

作者
Author: yihanxu 时间: 2019-1-30 01:36

sobereva 发表于 2019-1-29 11:31
高分子链比较大，如果你不做MD的话，不好判断高分子链以什么构象、什么位置和多硫离子结合比较稳定，因此 ...

老师好，请问“并且弄清楚结合的话倾向于在什么位置、以何种形式结合。”这个步骤可不可以用“产生几种不同的初始结构分别优化做量化计算”来代替？或者说，如果可以代替，那么什么情况下可以代替？

作者
Author: yihanxu 时间: 2019-1-30 01:40
本帖最后由 yihanxu 于 2019-1-29 11:44 编辑

sobereva 发表于 2019-1-27 11:32
先跑MD，看看都有什么现象，做一些统计分析，并且弄清楚结合的话倾向于在什么位置、以何种形式结合。然后再 ...

老师好，MD和量化的温度是不是不同，MD是应该模拟常温情况吗，但是量化是在0K吧，怎么考虑两者温度不同对结果一致性的影响呢？除了温度外，MD是显示溶剂，QC是隐式溶剂吧，这点不同对二者结果的影响又该怎么考虑呢？

作者
Author: sobereva 时间: 2019-1-30 01:42

yihanxu 发表于 2019-1-30 01:36
老师好，请问“并且弄清楚结合的话倾向于在什么位置、以何种形式结合。”这个步骤可不可以用“产生几种不 ...

不能。
只有很简单的分子，才可以手动摆
对于高分子这种柔性极强的体系，手动摆，几乎总会优化到局部极小点，而且回头别人问起来你怎么证明这么摆优化出的极小点结构一定能很好反映实际结合情况，也不好回答

作者
Author: sobereva 时间: 2019-1-30 01:43

yihanxu 发表于 2019-1-30 01:40
老师好，MD和量化的温度是不是不同，MD是应该模拟常温情况吗，但是量化是在0K吧，怎么考虑两者温度不同对 ...

实际研究什么条件下的结合就用什么温度模拟

“量化是在0K”这种表述很不科学。建议仔细阅读
谈谈温度、压力、同位素设定对量子化学计算结果产生的影响
http://sobereva.com/423（http://bbs.keinsci.com/thread-10159-1-1.html）

作者
Author: yihanxu 时间: 2019-1-30 01:45

sobereva 发表于 2019-1-29 11:43
实际研究什么条件下的结合就用什么温度模拟

“量化是在0K”这种表述很不科学。建议仔细阅读

一直没理解好这点，好，我再仔细去读。

作者
Author: yihanxu 时间: 2019-1-30 01:47
MD是显示溶剂，QC是隐式溶剂吧，这点不同对二者结果的影响又该怎么考虑呢？

作者
Author: sobereva 时间: 2019-1-30 01:49

yihanxu 发表于 2019-1-30 01:47
MD是显示溶剂，QC是隐式溶剂吧，这点不同对二者结果的影响又该怎么考虑呢？

QC也可以用显式溶剂（但考虑起来麻烦而且耗时），MD也可以用隐式溶剂（但动力学行为没显式溶剂下真实）。

模拟时候用显式溶剂即可，QC时候就用隐式溶剂就可以，懂行的审稿人都能理解这种做法的合理性。

作者
Author: yihanxu 时间: 2019-1-30 01:53
本帖最后由 yihanxu 于 2019-1-29 11:55 编辑

sobereva 发表于 2019-1-27 11:32
先跑MD，看看都有什么现象，做一些统计分析，并且弄清楚结合的话倾向于在什么位置、以何种形式结合。然后再 ...

如果跑完MD弄清楚结合倾向于在什么位置、以何种形式结合。然后可以直接复制MD中的结构，通过QC优化、计算结合能，对吗，老师？

作者
Author: yihanxu 时间: 2019-1-30 13:12
老师好，做MD研究在溶剂环境中，哪种高分子和多硫离子的结合能力强，请问是用隐式溶剂模型、盒子中只填充高分子、锂离子和多硫离子好，还是用显式溶剂模型更好？

如果用显式溶剂模型跑完MD后，发现高分子链周围紧挨着的都是溶剂分子该如何应对？如果高分子链有的部分紧挨着溶剂分子、有的部分紧挨着多硫离子，那么如何判断不同的高分子链与多硫离子结合的强弱呢？

谢谢。

作者
Author: sobereva 时间: 2019-1-31 01:26

yihanxu 发表于 2019-1-30 01:53
如果跑完MD弄清楚结合倾向于在什么位置、以何种形式结合。然后可以直接复制MD中的结构，通过QC优化、计 ...

别直接复制。应当把结构用MD程序做个能量极小化，然后再给QC程序进一步搞。其实如果在能量极小化之前再加一个快速的模拟退火降温到0K，某种程度上更好。

作者
Author: sobereva 时间: 2019-1-31 01:32

yihanxu 发表于 2019-1-30 13:12
老师好，做MD研究在溶剂环境中，哪种高分子和多硫离子的结合能力强，请问是用隐式溶剂模型、盒子中只填充高 ...

显式

可以做一些统计分析讨论，比如模拟过程中多硫离子与高分子的最近原子间距离随时间变化、距离分布等

作者
Author: yihanxu 时间: 2019-1-31 02:04
本帖最后由 yihanxu 于 2019-1-30 12:05 编辑

sobereva 发表于 2019-1-30 11:32
显式

可以做一些统计分析讨论，比如模拟过程中多硫离子与高分子的最近原子间距离随时间变化、距离分布 ...

谢谢老师，我想可以参考刚刚复习到的"蛋白质-配体复合物的模拟"吧，用的是显式的。

作者
Author: sobereva 时间: 2019-1-31 02:38

yihanxu 发表于 2019-1-31 02:04
谢谢老师，我想可以参考刚刚复习到的"蛋白质-配体复合物的模拟"吧，用的是显式的。

是

作者
Author: yihanxu 时间: 2019-1-31 03:50
老师好，请问该用什么做模型验证呢？
谢谢。

作者
Author: yihanxu 时间: 2019-2-4 15:07
本帖最后由 yihanxu 于 2019-2-8 23:19 编辑

老师好，如果一个5nm*5nm*5nm的盒子里按比例算出应该加一个高分子链，可不可以呢?会不会高分子链数太少不足以统计与分析？谢谢。

作者
Author: huangyoyo 时间: 2019-6-11 09:24

sobereva 发表于 2019-1-31 01:32
显式

可以做一些统计分析讨论，比如模拟过程中多硫离子与高分子的最近原子间距离随时间变化、距离分布 ...

DFT-MD过程中电子不是都是处于基态的么？那么如何用DFT-MD模拟得到极端条件下的离子构型，比如附件中用VASP模拟温稠密状态下铍的离子构型。

作者
Author: sobereva 时间: 2019-6-11 09:47

huangyoyo 发表于 2019-6-11 09:24
DFT-MD过程中电子不是都是处于基态的么？那么如何用DFT-MD模拟得到极端条件下的离子构型，比如附件中用VA ...

KS-DFT通常只能研究基态，但TDDFT可以研究激发态。文章我没仔细看，但貌似做了real-time TDDFT模拟。量化程序里octopus和NWChem也可以做real-time TDDFT的动力学

作者
Author: huangyoyo 时间: 2019-6-11 17:43
他看他文章的意思是用VASP做Ehrenfest molecular dynamics，然后把得到的离子构型做TDDFT计算。特别疑惑这种DFT-MD是如何描述温度或者压强导致的电离的。

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