计算化学公社

标题: 直接用文献中的cif得到甲烷水合物gro文件，氢原子多了一倍，该如何解决 [打印本页]
作者
Author: 牧生    时间: 2021-2-23 07:44
标题: 直接用文献中的cif得到甲烷水合物gro文件，氢原子多了一倍，该如何解决
本帖最后由 牧生 于 2021-2-23 09:09 编辑

直接使用文献J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 30, 9407–9412中给出的甲烷水合物的cif文件，使用openbable转为gro文件，得到的图形如下甲烷上有8个氢原子，水分子上有4个氢原子。
请教一下如何去除多余的氢原子啊。


使用VMD打开转化得到的gro文件如下
(, 下载次数 Times of downloads: 83)
应该得到的图像是这样的，有笼型结构，甲烷在笼子中
(, 下载次数 Times of downloads: 77)


另一方面，使用M$打开的图形和vmd看起来是一样的。
(, 下载次数 Times of downloads: 80)
如果使用M$的自动加氢功能，数目倒是对了，但是形状就不再是笼型结构了，
后来，经过M$优化，是可以形成漂亮的笼型，但是，如果不用M$,如何得到漂亮的笼型结构
(, 下载次数 Times of downloads: 95)


cif文件如下
(, 下载次数 Times of downloads: 81)



作者
Author: sobereva    时间: 2021-2-23 10:04
那是因为原子占据数不为1，程序把所有可能的占据位置都描述成一个原子，所以看上去氢的数目多于实际，不管用M$、VESTA、gview、Multiwfn载入都会看到同样的情况。
你用M$优化完的结构和实际情况明显不符
作者
Author: 牧生    时间: 2021-2-23 10:24
那么，我如何得到符合实际，而且图形看起来也合理的模型，
作者
Author: libo371324    时间: 2021-3-10 10:08
牧生 发表于 2021-2-23 10:24
那么，我如何得到符合实际，而且图形看起来也合理的模型，

问题解决了吗
作者
Author: 牧生    时间: 2021-3-10 10:51
libo371324 发表于 2021-3-10 10:08
问题解决了吗

https://zhuanlan.zhihu.com/p/127009955



我试过用冰作为基础，再packmol加入水和甲烷，低温高压下NPT，按理应该也可以得到甲烷水合物。但实际上，水结冰过程观察到了，但是甲烷团聚成一个气泡。只有几个甲烷进入笼子，没有文献中那么漂亮。

我觉得按照这个思路，应该不会错的
作者
Author: libo371324    时间: 2021-3-10 15:32
牧生 发表于 2021-3-10 10:51
https://zhuanlan.zhihu.com/p/127009955

我做了一次简单的模拟，但是不知道怎么去确认这个笼状结构，依靠氢键吗
作者
Author: 牧生    时间: 2021-3-10 19:10
显示氢键以后，就能看到漂亮的笼型结构。
作者
Author: libo371324    时间: 2021-3-16 17:17
牧生 发表于 2021-3-10 10:51
https://zhuanlan.zhihu.com/p/127009955

上次你得到的笼型结构显示氢键后明显吗，我的怎么感觉这么乱啊，我都感觉我的没有形成水合物
作者
Author: 牧生    时间: 2021-3-17 07:56
本帖最后由 牧生 于 2021-3-17 08:04 编辑
libo371324 发表于 2021-3-16 17:17
上次你得到的笼型结构显示氢键后明显吗，我的怎么感觉这么乱啊，我都感觉我的没有形成水合物

使用冰为基础，然后packmol 加入水和甲烷，我得到的只是甲烷气泡和结冰，没有得到笼型，跑了大概 10 微秒。形成气泡后，就长时间保持为气泡状态，甲烷没有都进入笼子里面。。
虽然有一个甲烷进入笼子，但我觉得不具有代表性。


初始
(, 下载次数 Times of downloads: 81)

结束

(, 下载次数 Times of downloads: 76)



作者
Author: libo371324    时间: 2021-3-17 08:48
牧生 发表于 2021-3-17 07:56
使用冰为基础，然后packmol 加入水和甲烷，我得到的只是甲烷气泡和结冰，没有得到笼型，跑了大概 10 微秒 ...

我觉得也是，即使进去啦，也不说明是形成了甲烷水合物，需要找找判断甲烷水合物的方法
作者
Author: 牧生    时间: 2021-3-17 09:31
libo371324 发表于 2021-3-17 08:48
我觉得也是，即使进去啦，也不说明是形成了甲烷水合物，需要找找判断甲烷水合物的方法

应该是每个笼子里有一个甲烷，就是甲烷水合物了。。。


我得到的，显然是冰中的气泡。
尝试加大压力再试试
作者
Author: UPC-Ning    时间: 2021-8-20 22:24
请问您解决了这个问题了嘛？有一种方案我看到的是使用acpype生成所需的.gro和.itp文件，力场选择的是OPLS-AA，不知道您模拟的水合物生成选择的是什么力场
作者
Author: 牧生    时间: 2021-8-21 07:25
UPC-Ning 发表于 2021-8-20 22:24
请问您解决了这个问题了嘛？有一种方案我看到的是使用acpype生成所需的.gro和.itp文件，力场选择的是OPLS-A ...

没有解决。

分别用过acpype和ligpargen来得到甲烷的itp（分别对应amber力场和opls力场，甲烷中的原子电荷也替换为1.2CM5电荷，也试过RESP2电荷），水使用了itp4p-ice模型，260K和40MPa进行模拟，经过很长很长时间（好几天，跑了大概十微秒以上）的模拟，得到的结果仍然是水结冰，甲烷变成了气泡。


但是，如果只使用冰+水进行低温模拟，则只需要几个小时（几纳秒）就可以明显看到结冰。



有一种方案我看到的是使用acpype生成所需的.gro和.itp文件，力场选择的是OPLS-AA。
我觉得这个是不对的，acpype和opls力场应该是不兼容的。
作者
Author: UPC-Ning    时间: 2021-8-21 11:35
牧生 发表于 2021-8-21 07:25
没有解决。

分别用过acpype和ligpargen来得到甲烷的itp（分别对应amber力场和opls力场，甲烷中的原子 ...

您可以看下这个链接 上面sob老师说acpype生成的opls力场属于实验性质，不建议使用，但应该可以兼容http://bbs.keinsci.com/thread-428-1-1.html
不知道您具体模拟水合物生成的具体背景 260K温度太低了 生成冰我觉得也很正常 实验来讲 40Mpa 很高的温度便可以生成水合物了 您可以适当调高温度
作者
Author: 牧生    时间: 2021-8-21 15:28
UPC-Ning 发表于 2021-8-21 11:35
您可以看下这个链接 上面sob老师说acpype生成的opls力场属于实验性质，不建议使用，但应该可以兼容http:/ ...

就是用已有的冰晶胞，用packmol加上水和甲烷。如9楼所示的那样，然后低温高压下MD

我会继续尝试其他的问题，如保持40 MPa，改变温度为270 K，或者273 K，或者280 K
作者
Author: 牧生    时间: 2021-9-13 10:38
本帖最后由 牧生 于 2022-7-26 21:01 编辑
UPC-Ning 发表于 2021-8-20 22:24
请问您解决了这个问题了嘛？有一种方案我看到的是使用acpype生成所需的.gro和.itp文件，力场选择的是OPLS-A ...

折腾了这么久，已经能很好的出现了甲烷水合物了。
不过有一点我还是不明白，使用甲烷水合物作为晶胞种子，再加入水和甲烷，低温高压下跑MD，甲烷不会乱跑，就能出现漂亮的甲烷水合物生长。但是，如果只使用冰作为晶胞种子，再加入水和甲烷，低温高压下跑MD，甲烷就很容易聚集形成气泡。

使用amber和opls力场均是类似的现象。

2022.7.26 补充：sI冰和sI型水合物，其实是不一样的。将sI型水合物中水抠出来，当作冰去做模拟，瞬间就散了。所以，模拟冰还是要用冰做种子，模拟水合物还是要用水合物做种子。
作者
Author: UPC-Ning    时间: 2021-9-14 11:56
牧生 发表于 2021-9-13 10:38
折腾了这么久，已经能很好的出现了甲烷水合物了。
不过有一点我还是不明白，使用甲烷水合物作为晶胞种子 ...

水合物晶胞的cif文件使用什么转化的？还有一点我不太清楚 低温无论是270K还是250K，水分子会形成冰嘛？谢谢您了
作者
Author: 牧生    时间: 2021-9-14 13:54
UPC-Ning 发表于 2021-9-14 11:56
水合物晶胞的cif文件使用什么转化的？还有一点我不太清楚 低温无论是270K还是250K，水分子会形成冰嘛？谢 ...

使用Multiwfn轻松扩胞并保存为pdb格式，并可以傻瓜式的把所有成键关系弄的明明白白。

会结冰的。
作者
Author: UPC-Ning    时间: 2021-9-14 15:33
牧生 发表于 2021-9-14 13:54
使用Multiwfn轻松扩胞并保存为pdb格式，并可以傻瓜式的把所有成键关系弄的明明白白。

会结冰的。

了解了，谢谢您了
作者
Author: xiyel    时间: 2021-9-16 11:37
牧生 发表于 2021-3-10 10:51
https://zhuanlan.zhihu.com/p/127009955

您好，冰结冰应该怎么模拟啊 ，摸索了好久也不会
作者
Author: 牧生    时间: 2021-9-16 12:16
xiyel 发表于 2021-9-16 11:37
您好，冰结冰应该怎么模拟啊 ，摸索了好久也不会

https://zhuanlan.zhihu.com/p/75785937

这个教程，已经很详细了，努力照着做，一定能成功。最好全程在centos下操作。
如果仍然不会，再来问
作者
Author: 牧生    时间: 2021-9-16 12:34
本帖最后由 牧生 于 2021-9-16 12:36 编辑
sobereva 发表于 2021-2-23 10:04
那是因为原子占据数不为1，程序把所有可能的占据位置都描述成一个原子，所以看上去氢的数目多于实际，不管 ...

今天重新看了一遍这个问题，可以解决了。参照的是这个帖子http://bbs.keinsci.com/thread-24674-1-1.html

步骤一：使用Multiwfn打开这个cif格式，让Multiwfn把截断的分子保留完整，然后把氢原子放到最后，再选择自动成键，存为pdb。

步骤二：文本编辑软件打开这个pdb，手动删除O后面多余的氢原子，删除C后面多余的氢原子，保存。（只是一个简单的单胞，行数不多，手动一分钟也就完成了。）

步骤三：重复步骤一，即可得到正确的甲烷水合物单胞。
步骤四：使用Multiwfn扩胞2×2×2，得到图像如下
(, 下载次数 Times of downloads: 55)

作者
Author: 牧生    时间: 2021-9-16 13:11
libo371324 发表于 2021-3-10 10:08
问题解决了吗

几个月以后，现在问题都解决了
作者
Author: UPC-Ning    时间: 2021-9-16 16:32
牧生 发表于 2021-9-16 12:34
今天重新看了一遍这个问题，可以解决了。参照的是这个帖子http://bbs.keinsci.com/thread-24674-1-1.html ...

1.不太清楚您说的步骤一中 再选择自动成键 这个怎么实现呢 我使用0查看当前结构的时候 已经成键了啊
2. 编辑pdb中 您说要删除O和C后面多余的H原子 可是我输出的pdb中O和C后并无多余的H原子 这个是怎么回事呢？
作者
Author: 牧生    时间: 2021-9-16 17:09
UPC-Ning 发表于 2021-9-16 16:32
1.不太清楚您说的步骤一中 再选择自动成键 这个怎么实现呢 我使用0查看当前结构的时候 已经成键了啊
2.  ...

1. Multiwfn中依次选择   300  7    13    4   就能把你附件中的OOOOOO……变成OHHOHHOHH……
2. 我是使用我一楼附件中的cif，就会多出很多H

作者
Author: 侧耳倾听    时间: 2021-10-16 09:34
请问您的这个问题解决了吗，我在将一个结构的cif文件转换成gro文件时也遇到了相同的问题，如果您解决了是否方便指导一下？谢谢！
作者
Author: 牧生    时间: 2021-10-16 12:08
侧耳倾听 发表于 2021-10-16 09:34
请问您的这个问题解决了吗，我在将一个结构的cif文件转换成gro文件时也遇到了相同的问题，如果您解决了是否 ...

第22楼给出了解决方法。

如果仍有问题，再发帖。
作者
Author: 牧生    时间: 2021-12-15 19:51
libo371324 发表于 2021-3-17 08:48
我觉得也是，即使进去啦，也不说明是形成了甲烷水合物，需要找找判断甲烷水合物的方法

回顾以前的帖子，现在来回答。。

可以通过F3，F4序参数来说明形成冰型的结构，也可以计算笼子形成的数量。 这是我目前认为比较直观的论
作者
Author: faylovesnow    时间: 2022-7-26 18:12
牧生 发表于 2021-12-15 19:51
回顾以前的帖子，现在来回答。。

可以通过F3，F4序参数来说明形成冰型的结构，也可以计算笼子形成的数 ...

您好，我看文献在模拟温度和压力分别为 250 K、50 MPa条件下，溶液状态下即可形成甲烷水合物和CO2水合物，不知道您有没有成功模拟出过呢？
作者
Author: 牧生    时间: 2022-7-26 18:49
faylovesnow 发表于 2022-7-26 18:12
您好，我看文献在模拟温度和压力分别为 250 K、50 MPa条件下，溶液状态下即可形成甲烷水合物和CO2水合物 ...

做出来了。我做的是275k，10mpa
有水合物晶种情况下，生长极为迅速。
没有晶种时，二氧化碳与水分开形成两相，跑了5微秒都不形成水合物
作者
Author: faylovesnow    时间: 2022-7-26 21:16
牧生 发表于 2022-7-26 18:49
做出来了。我做的是275k，10mpa
有水合物晶种情况下，生长极为迅速。
没有晶种时，二氧化碳与水分开形 ...

那是不是由于您模拟的温度和压力较文献高， so 在无晶种的情况下形成不了水合物呢？您有没有试试在250k和50Mpa条件下进行模拟呢
作者
Author: 牧生    时间: 2022-8-1 17:14
本帖最后由 牧生 于 2022-8-2 17:51 编辑
faylovesnow 发表于 2022-7-26 21:16
那是不是由于您模拟的温度和压力较文献高， so 在无晶种的情况下形成不了水合物呢？您有没有试试在250k和 ...

我今天开始跑一下这个条件，也设定5 微秒。
试过了这个250 K温度和50 Mpa压力，很快就会出现笼状结构了。
作者
Author: Dalin    时间: 2024-3-4 13:46
牧生 发表于 2021-9-16 12:16
https://zhuanlan.zhihu.com/p/75785937

这个教程，已经很详细了，努力照着做，一定能成功。最好全程 ...

老师，我进这个网址，里面原作者分享的文件失效了，您这边还有当时练习的相关文件资料嘛？感谢！
作者
Author: 牧生    时间: 2024-3-4 15:16
本帖最后由 牧生 于 2024-3-4 15:36 编辑
Dalin 发表于 2024-3-4 13:46
老师，我进这个网址，里面原作者分享的文件失效了，您这边还有当时练习的相关文件资料嘛？感谢！

(, 下载次数 Times of downloads: 22)

该教程不一定全对，比如TIP4PICE的参数就需要使用更恰当的。


看我以前的
使用packmol建立冰水两相，低温高压下进行NPT，冰却融化了 - 分子模拟 (Molecular Modeling) - 计算化学公社 - 第2页 (keinsci.com)
作者
Author: xingxing123    时间: 2024-5-1 21:23
本帖最后由 xingxing123 于 2024-5-1 21:31 编辑
牧生 发表于 2021-9-16 12:34
今天重新看了一遍这个问题，可以解决了。参照的是这个帖子http://bbs.keinsci.com/thread-24674-1-1.html ...

楼主你好，我按照相关的步骤建立了水合物的单胞（如图所示），但是有些氢键没办法显示，我猜测是建模过程中删减氢原子出了问题。我想请教两个问题：（1）在步骤一中，把氢原子放在最后是（6 Put hydrogens at the end），再选择自动成键的操作是4 Reorder according to bonding (making indices contiguous in every fragment)这个选项吗？（2）步骤二中，手动删除O后面多余的氢原子是直接把O后面第三、四个氢删掉，还是随机删掉两个都可以呢？
作者
Author: 牧生    时间: 2024-9-23 07:01
xingxing123 发表于 2024-5-1 21:23
楼主你好，我按照相关的步骤建立了水合物的单胞（如图所示），但是有些氢键没办法显示，我猜测是建模过程 ...

（1）是的
（2）我已经忘了，隐约记得是随便删了两个，此时不合理没关系，跑一下MD就好了
作者
Author: Flyearth    时间: 2025-3-12 10:14
牧生 发表于 2021-8-21 15:28
就是用已有的冰晶胞，用packmol加上水和甲烷。如9楼所示的那样，然后低温高压下MD

我会继续尝试其他的 ...

我想问一下您解决了水结冰然后气体分子形成气泡的问题了吗，我现在也遇到了，我跑了200ns依然是这种情况，可以交流交流吗
作者
Author: 牧生    时间: 2025-3-12 10:55
本帖最后由 牧生 于 2025-3-12 11:00 编辑
Flyearth 发表于 2025-3-12 10:14
我想问一下您解决了水结冰然后气体分子形成气泡的问题了吗，我现在也遇到了，我跑了200ns依然是这种情况 ...

解决了的啊，如果只是水和气体，就要比较低的温度和比较高的压力（如250K，30 MPa）。。

如果有种子，对温度和压力的需求就比较温和（如260K，10MPa）。
作者
Author: Flyearth    时间: 2025-3-12 11:08
牧生 发表于 2025-3-12 10:55
解决了的啊，如果只是水和气体，就要比较低的温度和比较高的压力（如250K，30 MPa）。。

如果有种子， ...

我是在250K、70MPa的条件下，把丙烷、氢气还有水放一块跑了200ns，本来是想合成掺氢的丙烷水合物的，后面看轨迹文件差不多刚刚跑一会就结成气泡了，感觉看不到合成水合物的可能性，有看到一些群里讨论说这种结晶要2000ns，也不知道是设置错误了还是步数不够，挺郁闷的
作者
Author: 牧生    时间: 2025-3-12 11:26
本帖最后由 牧生 于 2025-3-12 11:27 编辑
Flyearth 发表于 2025-3-12 11:08
我是在250K、70MPa的条件下，把丙烷、氢气还有水放一块跑了200ns，本来是想合成掺氢的丙烷水合物的，后面 ...

200 ns，其实挺短的。还需要更长时间。1万原子左右，4090一天大约能跑1500 ns。

按理论水气比应该多少，你就设置到差不多就行，不能明显偏离比例范围，这样才比较容易观察到形成水合物。

实际上，我自己也尝试过跑氢气水合物，从来没成功过。

但是我跑甲烷，CO2，硫化氢水合物都是没问题的。
作者
Author: Flyearth    时间: 2025-3-12 11:33
牧生 发表于 2025-3-12 11:26
200 ns，其实挺短的。还需要更长时间。1万原子左右，4090一天大约能跑1500 ns。

按理论水气比应该多少 ...

那在形成水合物结构之前，会出现气泡属于正常现象吗
作者
Author: 牧生    时间: 2025-3-12 12:08
Flyearth 发表于 2025-3-12 11:33
那在形成水合物结构之前，会出现气泡属于正常现象吗

是正常的
作者
Author: Flyearth    时间: 2025-4-10 10:03
本帖最后由 Flyearth 于 2025-4-10 10:05 编辑
牧生 发表于 2025-3-12 12:08
是正常的
老师，我将之前计算的水合物体系增加到了3000ns，但是水分子与气体分子分层的现象依然存在，感觉依然没有形成水合物的趋势，不知道应该如何去改善解决呢
C:\Users\111\Desktop\1.PNG
作者
Author: 牧生    时间: 2025-4-10 10:15
本帖最后由 牧生 于 2025-4-10 10:16 编辑
Flyearth 发表于 2025-4-10 10:03
老师，我将之前计算的水合物体系增加到了3000ns，但是水分子与气体分子分层的现象依然存在，感觉依然没有形 ...

如果没有在体系中预先加入小块水合物晶体作为种子，一般很难看到水合物的形成。

如果你单纯的用tip4pice和甲烷来跑水合物的形成，温度设为260-240k之间，压力400bar以上，还有可能在有限的时间内看到甲烷水合物成核和生长。

这个过程具有随机性，可能跑了5微秒也没有，也可能1微秒就有了。


你这个体系中，看起来气体分子不是甲烷，需要自己再根据该种气体分子形成水合物的理论比例，确认好水气的个数比例。




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