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标题: 求助ORCA跑AIMD模拟CO2的捕获过程，CO2没有吸附的趋势 [打印本页]

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Author: 2877321934 时间: 2024-12-31 10:40
标题: 求助ORCA跑AIMD模拟CO2的捕获过程，CO2没有吸附的趋势
本帖最后由 2877321934 于 2024-12-31 10:50 编辑

各位老师，我在使用ORCA进行AIMD模拟CO2捕获到材料上的过程，已在Gaussian中计算出该捕获过程的过渡态，计算得吉布斯自由能垒为39.1kcal/mol，并跑IRC得到该过程的初始状态如下图
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以此结构跑AIMD，但是已经模拟了571fs了，打开轨迹xyz文件一看CO2非但没有吸附上去的趋势，还明显有飞走的趋势，如下图
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我的输入文件如下图
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没有过多使用AIMD的经验，想请教一下各位老师如何调整使AIMD能模拟出吸附效果

作者
Author: sobereva 时间: 2024-12-31 13:33
39.1 kcal/mol的势垒就算挺高了，如果CO2不以足够的速度和恰到好处的朝向、方位去碰撞反应物，反应发生不了，而是往往发生弹性碰撞就跑掉了。这就像打鸟一样，不是随便一打就能打中的

北京科音高级量子化学培训班（http://www.keinsci.com/KAQC）里给了丰富的AIMD的例子，像下面这些，相对位置、朝向都是恰到好处的

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作者
Author: 2877321934 时间: 2024-12-31 14:07
本帖最后由 2877321934 于 2024-12-31 14:12 编辑

sobereva 发表于 2024-12-31 13:33
39.1 kcal/mol的势垒就算挺高了，如果CO2不以足够的速度和恰到好处的朝向、方位去碰撞反应物，反应发生不了 ...

谢谢老师的解答，此外您在高级班讲义中提到需要用mdrestart文件来定义初速度，请问您觉得我将过渡态CO2的三个原子的各自的笛卡尔坐标减去反应物CO2三个原子的各自的笛卡尔坐标，来得到CO2的三个原子的初速度方向，这样做是合理的吗

作者
Author: wzkchem5 时间: 2024-12-31 17:57
你用Eyring方程算一下平均需要多长时间才能反应，就知道AIMD为什么跑不出来了。
对于时间远长于ps或ns量级的过程，不要强求用AIMD跑出来。要想对反应过程做可视化，找到过渡态然后跑IRC就行了。
化学吸附的研究，尤其像这种涉及断键的、能垒比较大的化学吸附，不要盲目照搬物理吸附的研究方法，物理吸附因为几乎没有能垒，MD是常规操作，但不意味着化学吸附也要这样研究。

作者
Author: 2877321934 时间: 2024-12-31 18:36

wzkchem5 发表于 2024-12-31 17:57
你用Eyring方程算一下平均需要多长时间才能反应，就知道AIMD为什么跑不出来了。
对于时间远长于ps或ns量级 ...

谢谢老师的解答，但目前的主要问题是，课题的研究内容有点不够丰富，让我用AIMD来加点内容，所以只能指定初速度硬着头皮跑了。

作者
Author: wzkchem5 时间: 2024-12-31 19:18

2877321934 发表于 2024-12-31 11:36
谢谢老师的解答，但目前的主要问题是，课题的研究内容有点不够丰富，让我用AIMD来加点内容，所以只能指定 ...

没必要，完全可以从其他方面加内容，比如波函数分析、能量分解分析。
一定要做AIMD的话，得做metadynamics

作者
Author: 2877321934 时间: 2024-12-31 19:29

wzkchem5 发表于 2024-12-31 19:18
没必要，完全可以从其他方面加内容，比如波函数分析、能量分解分析。
一定要做AIMD的话，得做metadynami ...

谢谢老师的建议，波函数分析这些已经做了，请问ORCA可以做您说的metadynamics么，如果学习成本不高我去跟导师商量下换方法

作者
Author: wzkchem5 时间: 2024-12-31 20:14

2877321934 发表于 2024-12-31 12:29
谢谢老师的建议，波函数分析这些已经做了，请问ORCA可以做您说的metadynamics么，如果学习成本不高我去跟 ...

可以，在orca手册里很容易搜到。主要需要定义合适的collective variable。
此外metadynamics往往要跑到ns级的时长才能收敛，DFT估计跑不动，可以用GFN2-xTB等半经验方法，通过调节特定的半经验参数，使得对于你的特定体系而言精度接近DFT，再跑metadynamics。参见https://chemrxiv.org/engage/chem ... 1d681d2151a02508385。这篇跑的MD是普通MD，但重新拟合半经验方法参数的部分也适用于metadynamics

作者
Author: 2877321934 时间: 2024-12-31 20:22

wzkchem5 发表于 2024-12-31 20:14
可以，在orca手册里很容易搜到。主要需要定义合适的collective variable。
此外metadynamics往往要跑到n ...

好的，太谢谢老师了，我去学习一下，感激不尽

作者
Author: 2877321934 时间: 2025-2-5 07:58
本帖最后由 2877321934 于 2025-2-5 09:32 编辑

wzkchem5 发表于 2024-12-31 20:14
可以，在orca手册里很容易搜到。主要需要定义合适的collective variable。
此外metadynamics往往要跑到n ...

老师阅读了您提到的资料后，关于ORCA做metadynamics还是有些许疑问，想请教您一下，我的体系的吸附CO2的机理与下图一致， (, 下载次数 Times of downloads: 27) ，有两个问题想请教您。
1.根据这个体系的吸附机理，我计划将C-H距离和Re-H距离（如下图红圈）定义为ORCA输入文件中的Manage_Colvar（即您说的collective variable），进而进行metadynamics动力学模拟，我翻阅了几个做H转移反应的metadynamics的例子，感觉这样定义是合适的，但是由于没有经验，所以还是想请教一下您，这样定义合适吗？
(, 下载次数 Times of downloads: 25)
2.您的那篇关于普通MD拟合半经验参数的文章，我阅读完后发现是通过拟合DFT和GFN2-xTB方法柔性扫描两个变量得到的能量曲线，使两种方法得到的势能曲线最一致，在这里同样也要设置两个变量，请问老师，设置上面提到的C-H距离和Re-H距离为此次拟合中的扫描变量合适吗？
3.我翻阅的metadynamics文章中都没提到跑了多少条轨线，想问一下metadynamics跟常规的AIMD一样也需要跑几十乃至一百条轨线取平均以获得统计学上的结论吗？还是说跑一条收敛了就直接能拿来用了呢？我的计算资源为56核心服务器，体系是43个原子大小，感觉这个计算量会很大，跑1ns，按1秒钟跑1fs算，也要十几天跑完，可能跑个几条就是极限了。
4.先前由于要跑TD-DFT级别的AIMD但是ORCA6.0有bug因此换成ORCA5.0，TD-DFT的任务还在算着因此现在不好换ORCA6.0，所以想请问一下老师，ORCA的metadynamics能否一个输入文件跑多条轨迹呢，还是说想得到N条轨迹就得用N个输入文件呢？ORCA6.0相较于ORCA5.0的metadynamics的计算速度提升是否明显呢？
5.我这个反应是在一个混合溶剂里发生的，但我搜了一圈，ORCA5.0好像没有像IEFPCM一样精度不错而又几乎不增加计算量的溶剂，请问老师ORCA跑metadynamics用哪种隐式溶剂模型跑性价比较高呢
抱歉由于metadynamics方面没有使用经验，如能获得解答将感激不尽。

作者
Author: wzkchem5 时间: 2025-2-5 17:01

2877321934 发表于 2025-2-5 00:58
老师阅读了您提到的资料后，关于ORCA做metadynamics还是有些许疑问，想请教您一下，我的体系的吸附CO2的 ...

1. 应该问题不大
2. 可以
3. 假如是可逆性比较好的反应，跑一条很长的轨迹也许是可以的，因为即使跑一条轨迹，体系也可以在反应物和产物之间来回多次。但是考虑到xtb并行效率不高，用56个核跑1条轨迹远远不如跑14条轨迹、每条轨迹4个核，甚至跑56条轨迹、每条轨迹1个核。我那篇ChemRxiv跑100条轨迹就是每条轨迹1个核
4. 正规做法是写N个输入文件、用脚本批量提交/批量处理结果。因为这样的脚本写起来足够简单，ORCA没必要专门做一个跑多条轨迹的功能。ORCA 6做metadynamics不清楚，至少效率不会比ORCA 5低。如果只因为你有其他ORCA 5的任务在跑就不好换ORCA 6，说明你的提交任务脚本写得不够灵活，理论上可以把提交脚本复制一份，用来提交ORCA 6。
5. 对于DFT计算用CPCM，对于xtb计算用ALPB。即使ORCA支持IEFPCM，你在xtb计算里也用不起IEFPCM，计算量比xtb本身还要大几十上百倍

作者
Author: 2877321934 时间: 2025-2-6 03:06

wzkchem5 发表于 2025-2-5 17:01
1. 应该问题不大
2. 可以
3. 假如是可逆性比较好的反应，跑一条很长的轨迹也许是可以的，因为即使跑一 ...

好的，谢谢老师的耐心解惑！

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