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标题: Multiwfn生成分子表面静电势分布最小值最大值范围的疑问和确认 [打印本页]
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Author: 乐平    时间: 2023-6-28 16:17
标题: Multiwfn生成分子表面静电势分布最小值最大值范围的疑问和确认
本帖最后由 乐平 于 2023-6-28 20:22 编辑

我根据社长的博文 使用Multiwfn结合VMD分析和绘制分子表面静电势分布 - 思想家公社的门口：量子化学·分子模拟·二次元 (sobereva.com)  应用 Multiwfn 3.8 dev 完成了分子表面静电势分布的计算。

  1. Global surface minimum: -0.045203 a.u. at  12.096728   7.855711   0.322597 Ang
  2. Global surface maximum:  0.076083 a.u. at  14.866624   4.918639  -0.746497 Ang

  4. The number of surface minima:    29
  5.    #       a.u.         eV      kcal/mol           X/Y/Z coordinate(Angstrom)
  6.      1 -0.00080627   -0.021940   -0.505942     -11.197146   1.890615  -2.328262
  7.      2 -0.02069644   -0.563179  -12.987223     -11.324709   5.591669   2.420340
  8.      3 -0.00478003   -0.130071   -2.999516      -9.189829   5.343524  -3.119887
  9.      4 -0.02553049   -0.694720  -16.020639      -8.450816   3.048254   2.672319
  10.      5  0.00590787    0.160761    3.707248      -8.175946  -4.886092   2.021524
  11.      6 -0.00443678   -0.120731   -2.784125      -8.108880   4.836941  -3.009475
  12.      7 -0.01849701   -0.503329  -11.607058      -7.112088   1.599680   2.420057
  13.      8 -0.03516945   -0.957009  -22.069182      -7.061672   4.428912   0.881181
  14.      9  0.00566857    0.154250    3.557084      -6.638602  -2.556499   5.060477
  15.     10 -0.01112897   -0.302835   -6.983537      -4.997219   0.274851  -0.893210
  16.     11 -0.01416130   -0.385348   -8.886354      -4.066566  -4.885089  -0.490021
  17.     12 -0.01435860   -0.390717   -9.010166      -3.339159  -5.210300   0.666178
  18.     13 -0.03653136   -0.994069  -22.923796      -1.420076  -5.147714  -2.214436
  19.     14 -0.00517497   -0.140818   -3.247348       1.633604  -2.901396  -2.576189
  20.     15 -0.02564732   -0.697899  -16.093951       2.474176  -7.663991  -0.960281
  21.     16 -0.04012134   -1.091757  -25.176541       2.478699   1.332021  -1.881818
  22.     17 -0.04423667   -1.203741  -27.758953       4.683773  -5.115280   1.646386
  23.     18  0.01652167    0.449577   10.367513       5.963235   0.929598   1.991168
  24.     19  0.01318246    0.358713    8.272125       6.927837   0.003053  -1.825054
  25.     20  0.01213673    0.330257    7.615921       7.213281  -0.505829   2.862055
  26.     21  0.01162073    0.316216    7.292125       8.117006  -1.829608  -0.868736
  27.     22  0.01129860    0.307450    7.089982       8.742275   4.102281  -1.451735
  28.     23  0.01151648    0.313379    7.226709       9.530047   3.581025   2.494284
  29.     24  0.01264400    0.344061    7.934237       9.928103   2.115211  -1.989534
  30.     25  0.01510451    0.411015    9.478231      10.845866   1.993493   1.951742
  31. *   26 -0.04520325   -1.230043  -28.365493      12.096728   7.855711   0.322597
  32.     27  0.01469204    0.399791    9.219401      12.658932   4.437664  -2.285130
  33.     28  0.01523570    0.414585    9.560556      13.585783   4.010271   1.419902
  34.     29 -0.04439521   -1.208055  -27.858441      14.570021   0.832109  -1.272838

  36. The number of surface maxima:    51
  37.    #       a.u.         eV      kcal/mol           X/Y/Z coordinate(Angstrom)
  38.      1  0.03301564    0.898401   20.717647     -12.746023   5.168556  -1.393100
  39.      2  0.03679920    1.001357   23.091867     -12.226663   4.269092  -4.548399
  40.      3  0.01636321    0.445266   10.268078     -11.258380   2.910044   0.401150
  41.      4  0.02854565    0.776767   17.912679     -10.291093   0.670318  -0.760626
  42.      5  0.00348641    0.094870    2.187760     -10.007607   4.653336   2.571337
  43.      6  0.01565277    0.425934    9.822272     -10.058545   5.899250  -0.231295
  44.      7  0.02927954    0.796737   18.373203      -9.480052  -2.221687   0.314722
  45.      8  0.02228802    0.606488   13.985952      -9.271888  -2.787203   2.137053
  46.      9  0.03835740    1.043758   24.069653      -9.088368   2.387659  -5.656509
  47.     10 -0.00112785   -0.030690   -0.707739      -8.658407   5.081180  -2.215709
  48.     11  0.01762188    0.479516   11.057905      -8.110236  -1.578453   4.134417
  49.     12 -0.02177527   -0.592535  -13.664198      -7.987411   3.609623   1.807562
  50.     13 -0.01932981   -0.525991  -12.129648      -7.857459   6.279011   1.512516
  51.     14  0.02212949    0.602174   13.886477      -7.391377  -3.303276  -1.043946
  52.     15 -0.00013418   -0.003651   -0.084197      -7.480082   4.804268  -1.273359
  53.     16  0.03627617    0.987125   22.763661      -6.445519   1.727153  -3.408212
  54.     17  0.01863187    0.506999   11.691685      -6.263538  -5.414988   2.430330
  55.     18  0.02685483    0.730757   16.851673      -6.225424  -2.112866  -1.968520
  56.     19  0.02303006    0.626680   14.451592      -4.995083  -4.096659   4.271835
  57.     20  0.02237485    0.608851   14.040443      -4.085459  -0.523038   3.728250
  58.     21  0.02536704    0.690272   15.918069      -4.152412   3.104754   0.852779
  59.     22  0.02740643    0.745767   17.197809      -3.505066  -2.733984  -3.352777
  60.     23  0.03086945    0.840000   19.370889      -3.391734  -3.280343   4.161933
  61.     24  0.02755848    0.749904   17.293222      -3.340486   0.244431   2.088775
  62.     25  0.03369409    0.916863   21.143380      -1.427138  -0.343087   0.342600
  63.     26  0.02896168    0.788087   18.173741      -0.650432  -4.098654   2.670408
  64.     27 -0.02146926   -0.584208  -13.472175      -0.173911  -5.414988  -4.005251
  65.     28 -0.00061458   -0.016724   -0.385657       0.853997  -7.258904  -1.920333
  66.     29 -0.00317391   -0.086366   -1.991659       1.383863  -2.239925  -2.150591
  67.     30  0.03155222    0.858580   19.799336       1.337677   0.605621   1.198783
  68.     31  0.00697560    0.189816    4.377257       2.074992  -5.617098   0.360361
  69.     32  0.01117755    0.304157    7.014027       2.143465  -4.621025  -2.730514
  70.     33  0.03809504    1.036619   23.905018       3.996928  -0.065252   1.546495
  71.     34  0.03453326    0.939698   21.669967       4.526105  -1.207763   2.088856
  72.     35  0.03376848    0.918887   21.190058       5.118671  -1.250476  -1.755438
  73.     36  0.03545905    0.964890   22.250908       5.452165  -2.535414  -1.229837
  74.     37  0.04423978    1.203826   27.760904       6.082247   3.129434  -0.628178
  75.     38  0.04826133    1.313258   30.284468       6.151407   3.600741   1.234504
  76.     39  0.01818706    0.494895   11.412560       6.384581   0.172533   2.158248
  77.     40  0.01685139    0.458550   10.574418       7.293675  -0.933993  -1.191565
  78.     41  0.04050851    1.102293   25.419497       8.116492   6.214304   1.086242
  79.     42  0.04039928    1.099320   25.350950       8.558161  -3.430573   2.040821
  80.     43  0.01626028    0.442465   10.203487       9.444934   3.206162  -1.519374
  81.     44  0.01707395    0.464606   10.714074      10.316626   2.641963   1.966924
  82.     45  0.04754007    1.293631   29.831871      10.562175  -0.799323   1.726367
  83.     46  0.04352456    1.184363   27.312094      10.704004  -0.709579  -0.112287
  84.     47  0.03212526    0.874173   20.158924      11.269830   4.653649  -1.820177
  85.     48  0.03262213    0.887693   20.470712      11.666175   3.331157  -2.084920
  86.     49  0.03258983    0.886814   20.450445      12.178946   4.232412   1.717028
  87.     50  0.03338501    0.908452   20.949427      12.657376   2.819411   1.417556
  88. *   51  0.07608312    2.070327   47.742919      14.866624   4.918639  -0.746497
复制代码


可以看到最小值和最大值分别是 -0.045203 a.u. 和 0.076083 a.u.


在绘制静电势表面的时候，能否用 使用Multiwfn+VMD快速地绘制静电势着色的分子范德华表面图和分子间穿透图（含视频演示） - 思想家公社的门口：量子化学·分子模拟·二次元 (sobereva.com) ESPiso 的结果结合前一步计算的表面静电势最小值和最大值范围呢？（ -0.045203 a.u. 和 0.076083 a.u.）


也就是说，如果我用静电势等值面图 ESPiso 绘图，配色设置为 RGB，效果是如下的样子


(, 下载次数 Times of downloads: 13)
图1. ESPiso 绘图并采用默认范围（-0.03, 0.03）

此时默认的 isosurface 最大值最小值分别是 -0.03， 0.03


当我调整到 -0.045 和 0.076 之后，
(, 下载次数 Times of downloads: 12)

得到的静电势等值面图 ESPiso 的样子如下
(, 下载次数 Times of downloads: 12)
图2. ESPiso 绘图并调整范围（-0.045, 0.076）

感觉丢失了很多静电势为正的蓝色部分，而绿色部分占绝大多数。

分子表面静电势分布的 Multiwfn 命令是 12 ——> 0
ESPiso 的 Multiwfn 命令是 5 ——> 1 ——> 3 ——> 2 ——> 0 ——> 5 ——> 12 ——> 1 ——> 2


我的问题是，“分子表面静电势分布” 和 “ESPiso” 的结果是否等价呢？

===========================================================
更新，刚刚用 Multiwfn 命令 12 ——> 0 ——> 6 导出了 vtx.pdb 文件。用 VMD 导入 vtx.pdb 作图后，调整范围得到如下的结果
(, 下载次数 Times of downloads: 13)
图3. ESP vtx.pdb 绘图并采用默认计算范围（-28.365493， 47.742919）【 对应于（-0.0452, 0.0760）】

对比图3 和 图1，可以看出 ESP 的颜色分布是基本一致的。

这样对比后，可以得出结论。
分子表面静电势分布的 Multiwfn 命令是 12 ——> 0 ——> 6
ESPiso 的 Multiwfn 命令是 5 ——> 1 ——> 3 ——> 2 ——> 0 ——> 5 ——> 12 ——> 1 ——> 2这两个操作得到的结果是一致的。

需要注意的是，用社长的 ESPiso.bat 批处理脚本，或者用钟老师的 MCubeGen.py 脚本得到的 ESPiso 静电势等值面图，需要根据表面静电势分布的最小值，最大值调整范围，才能和计算静电势表面积分布的结果对应起来。






作者
Author: pal    时间: 2023-6-28 19:16
这是把两端值变大了，导致中间那些没那么大的值变成靠近中间的颜色
作者
Author: 乐平    时间: 2023-6-28 20:21
pal 发表于 2023-6-28 19:16
这是把两端值变大了，导致中间那些没那么大的值变成靠近中间的颜色

我更新的帖子，现在可以确认
分子表面静电势分布的 Multiwfn 命令是 12 ——> 0 ——> 6
ESPiso 的 Multiwfn 命令是 5 ——> 1 ——> 3 ——> 2 ——> 0 ——> 5 ——> 12 ——> 1 ——> 2
这两个操作得到的结果是一致的。

最小值和最大值范围修改后，导致颜色分布不再均匀了，蓝色大幅度变少。
作者
Author: pal    时间: 2023-6-28 20:47
乐平 发表于 2023-6-28 20:21
我更新的帖子，现在可以确认
分子表面静电势分布的 Multiwfn 命令是 12 ——> 0 ——> 6
ESPiso 的 Mul ...

看目的呗，设置的范围比较小的时候可以看到值比较小的带正电和带负电的地方，把范围设置变大之后就只能分辨出来最正和最负的地方，其他地方就是中间的颜色
作者
Author: sobereva    时间: 2023-6-29 07:19
用Multiwfn给出的表面静电势最负和最正作为色彩刻度下限和上限，虽然能确保分子表面不同数值静电势的位置能对应不同颜色，但这往往不是什么好的选择：
(1)上下限是个零碎的小数，不够整
(2)上下限不对称（并不需要非得对称，但必须确保中间颜色正好能对应静电势零点，这需要自己调节）
(3)视觉效果未必好。比如分子某处静电势特别负，为了照顾这个位置而设置下限，可能导致静电势比较负的地方在着色上不容易区分差异
作者
Author: 乐平    时间: 2023-6-29 09:51
sobereva 发表于 2023-6-29 07:19
用Multiwfn给出的表面静电势最负和最正作为色彩刻度下限和上限，虽然能确保分子表面不同数值静电势的位置能 ...

谢谢社长回复。

我取上下限作为表面静电势的范围主要是希望和同一类分子的不同衍生物进行对比，它们的上下限比较接近，所以最终会用这几个衍生物都接近的上下限的整数来确定，比如 (-0.05, 0.08) 这个范围。

的确会存在由于某处静电势特别负或者特别正的情况。但是，如果不统一范围，同一类分子的衍生物会出现表面静电势颜色分布无法比较的情况，静电势表面积直方图也无法和表面静电势颜色分布对应的情况。

几个月前有篇文章的审稿人提出过类似的问题：从不同静电势区间内的表面积直方图（博文 http://sobereva.com/196 中的直方图）看，静电势负的面积比较多，但是从静电势表面的颜色看，与直方图不对应。

所以，我想还是要把上下限手动调整一下，且与计算的静电势最小值和最大值对应起来会比较好。



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