用VASP做MD，如何能用umbrella sampling之类的方法

agent99 · 发表于 Post on 2019-10-30 06:32:57

最近想用ab initio MD研究一个MOF催化的反应中孔道里吸附的水分子对反应的影响。自己之前做过MD但都是classical的，没接触过ab initio MD，因为组里有不少人会用VASP所以选择用VASP而非CP2K来做。现在体系的搭建，初步结构优化以及equilibration MD都做的差不多了，下一步打算用umbrella sampling或者metadynamics得到反应的PMF（反应机理之前已经研究过不少，所以知道如何选取reaction coordinate），然后改变水分子数看一下对PMF有什么影响，但是我发现VASP里面似乎没有这些方法，PLUMED插件也没做VASP版的，好像CP2K里这些方法都有但我想尽量用VASP来做（实在不行的话只能去学CP2K了）。请问我想做的这种模拟有办法在VASP里实现吗？我看了ASE的文档，貌似也没有相关功能，比如最基本的在某个位置加一个harmonic biasing potential这种。谢谢！

卡开发发 · 发表于 Post on 2019-10-30 07:39:33

势能面这块我不熟悉，做下手册的搬运工，6.62节。

Daniel_Arndt · 发表于 Post on 2019-10-30 08:44:00

CP2K有thermodynamic integration，这也是CP2K里面唯一一个用起来比较顺手的enhanced sampling功能了。CP2K要想做复杂点的enhanced sampling必须要借助plumed或ASE。VASP我不熟。

agent99 · 发表于 Post on 2019-10-30 11:47:06

卡开发发发表于 2019-10-29 17:39
势能面这块我不熟悉，做下手册的搬运工，6.62节。

原来这些方法VASP都有啊，只是需要编译的时候加一个flag。我去研究一下我们组的VASP是怎么编译的。太感谢了！

agent99 · 发表于 Post on 2019-10-30 11:52:45

Daniel_Arndt 发表于 2019-10-29 18:44
CP2K有thermodynamic integration，这也是CP2K里面唯一一个用起来比较顺手的enhanced sampling功能了。CP2K ...

thermodynamic integration感觉更适合处理那种alchemical的问题，我现在想做的这种给定reaction coordinate跑PMF的东西还是umbrella sampling好用些。其实只要VASP能给体系加biasing potential就行了，reaction coordinate的统计大不了自己写脚本从XDATCAR里扒，然后交给WHAM就行了

Daniel_Arndt · 发表于 Post on 2019-10-30 22:57:35

agent99 发表于 2019-10-30 11:52
thermodynamic integration感觉更适合处理那种alchemical的问题，我现在想做的这种给定reaction coordina ...

CP2K中可以指定reaction coordinate。比如，你挑选一个合适的键长，然后以0.05埃不断变化，做thermodynamic integration，最后是可以得到PMF的。这方面的参考文献还是挺容易搜索到的，这么做的人也不少。

啦啦黑还黑 · 发表于 Post on 2019-10-31 01:59:12

增强采样的方法VASP里，PMF (blue-moon), slow growth, metadynamics都是可以做。
slow-growth最为推荐(在PMF上做了改进，计算量较小，精度也好)。
metadynamics 算出来的图会比较炫酷，其实误差比较大，计算量也大。
VASP不能连Plumed，所以用起来非常不方便。建议用CP2k做AIMD的增强采样模拟。

你可以参考下这篇文献：J. Chem. Theory Comput. 2018, 14, 929−938 （和你描述的体系很接近）

另外如果对这方面很感兴趣，可以参考下面的课程内容看看：
https://mp.weixin.qq.com/s/iE683WdvMkh0AAHCuLO1Iw

agent99 · 发表于 Post on 2019-10-31 02:29:16

Daniel_Arndt 发表于 2019-10-30 08:57
CP2K中可以指定reaction coordinate。比如，你挑选一个合适的键长，然后以0.05埃不断变化，做thermodynam ...

就是说键长在每个取值的时候都是直接fixed而不是像umbrella sampling里一样harmonic restrained，然后以键长为\lambda，最后对dU/d\lambda积分？这倒是可以的。我之前只用thermodynamic integration做过alchemical transformation，没往这边想。感谢指点哈

啦啦黑还黑 · 发表于 Post on 2019-10-31 12:06:03

agent99 发表于 2019-10-31 02:29
就是说键长在每个取值的时候都是直接fixed而不是像umbrella sampling里一样harmonic restrained，然后以 ...

是的，VASP可以直接跑constrain MD，输出lambda值，直接积分就行了。

李朋 · 发表于 Post on 2019-11-12 19:41:42

agent99 发表于 2019-10-31 02:29
就是说键长在每个取值的时候都是直接fixed而不是像umbrella sampling里一样harmonic restrained，然后以 ...

fixed之前需要找到合理的反应路径

李朋 · 发表于 Post on 2019-11-12 19:44:24

啦啦黑还黑发表于 2019-10-31 01:59
增强采样的方法VASP里，PMF (blue-moon), slow growth, metadynamics都是可以做。
slow-growth最为推荐(在 ...

您好，想问一下，slow growth 从一个初态开始，但末态结构该如何确定呢？

yufeng · 发表于 Post on 2022-6-15 19:30:36

李朋发表于 2019-11-12 19:44
您好，想问一下，slow growth 从一个初态开始，但末态结构该如何确定呢？

同问，这个是类似于NEB吗？只固定一个键长，如何给定自己想要的终态呢？

sunhao · 发表于 Post on 2022-8-6 07:32:01

啦啦黑还黑发表于 2019-10-31 01:59
增强采样的方法VASP里，PMF (blue-moon), slow growth, metadynamics都是可以做。
slow-growth最为推荐(在 ...

您好，想请教一下cp2k可以用slow-growth的方法吗？官网好像没有相关的例子，只有PMF的方法，但需要跑很多个任务，感觉计算量太大了。。

k64_cc · 发表于 Post on 2022-8-6 09:30:50

sunhao 发表于 2022-8-6 07:32
您好，想请教一下cp2k可以用slow-growth的方法吗？官网好像没有相关的例子，只有PMF的方法，但需要跑很多 ...

No free lunch。合理设置下，不同方法在同个问题上的最低计算量是一样的。

chen0201 · 发表于 Post on 2023-5-24 16:47:22

Daniel_Arndt 发表于 2019-10-30 22:57
CP2K中可以指定reaction coordinate。比如，你挑选一个合适的键长，然后以0.05埃不断变化，做thermodynam ...

请问老师，cp2k输入文件.inp如果指定reaction coordinate？有指定的格式吗？

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