计算化学公社

标题: 求助：关于CPMD与AIMD的区别 [打印本页]

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Author: 剑与玫瑰 时间: 2019-6-22 17:36
标题: 求助：关于CPMD与AIMD的区别
各位老师好，本人在看到一篇文献时，里面在计算气相反应自由能前做了一个PMF采样，同时提到了做AIMD和CPMD模拟，我想问一下各位老师这两个模拟是什么关系？

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Author: Mikasa 时间: 2019-6-22 21:00
MD计算中的能量和梯度直接通过ab-initio的方式计算的话都可以称为ab-initio molecular dynamics，CPMD也属于AIMD范畴。

跟CPMD对应的是BOMD，一下截取自wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Car%E2%80%93Parrinello_molecular_dynamics
The CPMD method is related to the more common Born–Oppenheimer molecular dynamics (BOMD) method in that the quantum mechanical effect of the electrons is included in the calculation of energy and forces for the classical motion of the nuclei. However, whereas BOMD treats the electronic structure problem within the time-independent Schrödinger equation, CPMD explicitly includes the electrons as active degrees of freedom, via (fictitious) dynamical variables.

更详细的可以看一下"Ab Initio Molecular Dynamics: Theory and Implementation", in "Modern Methods and Algorithms of Quantum Chemistry" (p. 301-449), Editor: J. Grotendorst, (NIC, FZ Jülich 2000). https://juser.fz-juelich.de/record/44687/files/NIC-Band-1.pdf

作者
Author: sobereva 时间: 2019-6-23 00:10
AIMD分为BOMD（最主流的实现）、CPMD（相对小众）、ADMP（仅Gaussian支持）

作者
Author: 剑与玫瑰 时间: 2019-6-24 09:05

sobereva 发表于 2019-6-23 00:10
AIMD分为BOMD（最主流的实现）、CPMD（相对小众）、ADMP（仅Gaussian支持）

多谢老师解答

作者
Author: 剑与玫瑰 时间: 2019-6-24 09:06

Mikasa 发表于 2019-6-22 21:00
MD计算中的能量和梯度直接通过ab-initio的方式计算的话都可以称为ab-initio molecular dynamics，CPMD也属 ...

多谢老师的帮助

作者
Author: ZXW1993 时间: 2019-9-30 15:02

sobereva 发表于 2019-6-23 00:10
AIMD分为BOMD（最主流的实现）、CPMD（相对小众）、ADMP（仅Gaussian支持）

sobereva老师，请问用AIMD跑出来的反应可以认为是近乎无垒的反应吗？

作者
Author: sobereva 时间: 2019-10-1 07:43

ZXW1993 发表于 2019-9-30 15:02
sobereva老师，请问用AIMD跑出来的反应可以认为是近乎无垒的反应吗？

否。
有没有势垒的反应都可以做AIMD

作者
Author: ZXW1993 时间: 2019-10-9 09:50

sobereva 发表于 2019-10-1 07:43
否。
有没有势垒的反应都可以做AIMD

那AIMD可以跑出任意能垒的反应吗？还是说接近无垒的反应才能在较短的时间内跑出来？

作者
Author: granvia 时间: 2019-10-9 12:10

ZXW1993 发表于 2019-10-9 09:50
那AIMD可以跑出任意能垒的反应吗？还是说接近无垒的反应才能在较短的时间内跑出来？

取决于你输入的能量

作者
Author: ZXW1993 时间: 2019-10-9 14:06

granvia 发表于 2019-10-9 12:10
取决于你输入的能量

做AIMD的时候如何输入能量呢？是初始构型的能量吗？如果是初始构型的能量的话，需要通过什么方法降低初始构型的能量呢？

作者
Author: wuzhiyi 时间: 2019-10-9 17:08
能量就是溫度

作者
Author: granvia 时间: 2019-10-9 17:23

ZXW1993 发表于 2019-10-9 14:06
做AIMD的时候如何输入能量呢？是初始构型的能量吗？如果是初始构型的能量的话，需要通过什么方法降低初始 ...

能量包括振动能与势能。一般通过分配振动能来设置起始能量，势能可设为零（即起始几何构型为分子平衡构型）。振动能的分配是通过随机分配每个原子起始速度来实现（限制条件是体系整体无平动和转动速率），有的MD程序具有自动分配功能（通过指定温度来实现）。当然也可以自写脚本实现。

利用上述方法单独对各反应物分子进行热力学平衡（需要各自设置起始温度），然后各取最后一帧放在一起模拟反应，此时可以额外加上各反应物间的相对碰撞速率。

作者
Author: ZXW1993 时间: 2019-10-9 19:16

granvia 发表于 2019-10-9 17:23
能量包括振动能与势能。一般通过分配振动能来设置起始能量，势能可设为零（即起始几何构型为分子平衡构型 ...

哦哦，我大概明白您的意思了。我在300K温度下对反应物进行模拟，如果有产物生成，这样可以说明这个反应接近无垒吗？

作者
Author: ZXW1993 时间: 2019-10-9 19:17

wuzhiyi 发表于 2019-10-9 17:08
能量就是溫度

哦哦，如果我在300K温度下对反应物进行模拟，有产物生成，能够说明该反应接近无垒吗？

作者
Author: granvia 时间: 2019-10-9 19:29

ZXW1993 发表于 2019-10-9 19:16
哦哦，我大概明白您的意思了。我在300K温度下对反应物进行模拟，如果有产物生成，这样可以说明这个反应接 ...

Nope

作者
Author: ZXW1993 时间: 2019-10-9 20:14
本帖最后由 ZXW1993 于 2019-10-9 20:16 编辑

granvia 发表于 2019-10-9 19:29
Nope

因为我在这篇jacs（10.1021/jacs.5b13048）文章中看到，作者用AIMD跑出来了一个反应，然后说这个反应是近乎无垒的，所以想请教一下。文章中有这样一句话“Here, we show direct ab initio molecular dynamics (AIMD)
simulation evidence of the near-barrierless formation of ammonium bisulfate (NH4HSO4) from the hydrated NH3 and SO3 molecules.” 文章中使用的是BLYP泛函，在300K温度下模拟的。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5b13048

作者
Author: ZXW1993 时间: 2019-10-9 20:18

granvia 发表于 2019-10-9 19:29
Nope

我在一篇jacs文章中看到这样一句话“Here, we show direct ab initio molecular dynamics (AIMD)
simulation evidence of the near-barrierless formation of ammonium bisulfate (NH4HSO4) from the hydrated NH3 and SO3 molecules.” 作者在300K温度下模拟的。文章中的说法是错误的吗？
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5b13048

作者
Author: granvia 时间: 2019-10-10 10:38
本帖最后由 granvia 于 2019-10-10 10:40 编辑

ZXW1993 发表于 2019-10-9 20:18
我在一篇jacs文章中看到这样一句话“Here, we show direct ab initio molecular dynamics (AIMD)
simula ...

没时间看文章。根据化学常识，室温下可以发生的反应很多都是有能垒的。可以根据不同温度下的大量MD模拟结果，推算出活化能的大小（Arrhenius方程）。如果一个反应无能垒，那么在不同温度下的反应速率都应该是差不多的。我觉得应该通过这个方式来验证。

作者
Author: ZXW1993 时间: 2019-10-10 14:30

granvia 发表于 2019-10-10 10:38
没时间看文章。根据化学常识，室温下可以发生的反应很多都是有能垒的。可以根据不同温度下的大量MD模拟结 ...

您说“可以根据不同温度下的大量MD模拟结果，推算出活化能的大小（Arrhenius方程）”，那么模拟的一个反应发生的时间是不是和速率有关系呢？

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Author: 哐当哐当 时间: 2024-4-19 11:32
本帖最后由哐当哐当于 2024-4-19 12:14 编辑

granvia 发表于 2019-10-9 17:23
能量包括振动能与势能。一般通过分配振动能来设置起始能量，势能可设为零（即起始几何构型为分子平衡构型 ...

老师请问vasp里面怎么设置原子相对碰撞速度才能使有能垒的反应合理发生呢？就是调高温度到反应的上限值吗？

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