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标题: 模拟运动很慢的离子液体或纳米孔中水，为优化初始构象，退火、降温速率设置？ [打印本页]

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Author: XxxTy 时间: 2022-10-27 16:14
标题: 模拟运动很慢的离子液体或纳米孔中水，为优化初始构象，退火、降温速率设置？
本帖最后由 XxxTy 于 2022-10-27 16:26 编辑

模拟通常液体，因为分子运动较快，直接从0K升到室温或者按室温指定每个原子的初始速度，平衡一段时间即可。但若分子运动很慢，比如离子液体或水（纳米孔中水分子很多，D很小）时，直接用packmol或gmx的mol insert搭建模型，然后能量最小化是否无法使系统“充分自发弛豫”（http://bbs.keinsci.com/thread-20213-1-1.html  7楼）？换而言之，这样得到的初始构象只是系统的一个局部极小，后面不管平衡多久，系统都只能在该局部极小附近跑md，能量比“全局极小”高很多，因而结果不合理？为使系统能量尽量接近全局极小，退火（低温-》高温-》低温循环）有无帮助？退火参数一般的设置范围如何？
  比如循环5次够了么？退火循环里的低温设为0K还是室温（模拟温度）？论坛有人说，（高温可设为）“能长时间不散架的最高温度”（http://bbs.keinsci.com/thread-12206-1-1.html 4楼）。这个应该是高温的上限吧？实际上，对于离子液体、水这种简单分子，系统很难散架。我们觉得只要能使分子运动比较快，比如扩散率可与室温水扩散率比较，其温度都是合适的吧？
  最后，也是很重要的一个问题：如果高温--》低温过程降温太快，系统会不会冻结在高温构象附近，后续室温下模拟的能量还是会比全局极小高很多？如果要避免“降温太快”，降温速率一般不超过多少为宜（我们假设升温速率可参照设置）？
  多谢各位提点~

作者
Author: sobereva 时间: 2022-10-28 07:17
如果常温下常规模拟时间尺度内不足以跨越势垒、充分采样，难以保证大概率能跑到能量最低构型附近，使用退火是必须的。这和纳米孔的特征关系很大，得结合具体问题判断，或者看类似研究文章。

退火到常温（或实际研究的温度）即可。本身你的目的也不是找势能面极小点，也不是研究0K下的结构。

退火循环多少次和很多因素有关，诸如每次退火的设置细节、体系特征、跑到能量最低构型附近的期望的概率。如果反复跑很多次，已经得不到更有意义（如平均势能更低）的状态，至少说明当前设置下的退火循环没必要再跑了。

基于普通力场，温度多高都不会导致分子结构散架，毕竟键不会断，顶多是该非共价结合的地方散开了、理应稳定保持的构象被破坏了，或者模拟崩溃。在不至于出现对于当前情况不良现象的情况下可以用尽量高温，以加速翻越势垒。

降温速度没有一般性的指导原则，如果你搜文献发现类似的体系有别人也用退火做过，直接参考他们的，要么就自己反复尝试进行摸索总结规律。原理上来说退火肯定是越慢越好，但会耗时越高。

毕竟经典力场的MD耗时很低，退火参数设置这种事，反复多跑跑、对比设置的效果自然就有感觉了。

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