求助：利用cp2k跑有机小分子体系的AIMD，在跑NVT系综的MD时温度爆炸式上升如何解决

luzhongkui

求助各位大佬！恳请各位大佬指点迷津
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    我的模拟体系由下面三十种有机小分子组成，我将这30种小分子按照随机组分创建了几个原子总数为500左右的模拟盒子，并根据体系密度为0.8g/cc来设置体系的盒长(盒子为立方体)。我的整个处理流程使用的都是PBE-D3(BJ)和DZVP-MOLOPT-SR-GTH基组：
1.利用cp2k对初始模拟盒子跑geo_opt
2.将结构优化后最后一帧的原子坐标作为利用cp2k跑NPT系综的初始坐标，跑NPT时的温度设置为292K
3.将跑NPT所得到的盒长、最后一帧的原子坐标和速度作为输入跑nvt系综(也是使用cp2k)

所选小分子

     1 2步都是很正常的收敛，体系的结构也没有什么大问题。关于第三步，我的想法是通过如下dump199.py的脚本，跑一段时间就对cp2k的输入文件进行温度和盒长的调整(初始温度较高是为了使其发生反应，并且使用lammps对体系进行缩放以达到改变压力促进分子间发生反应的目的)。跑完第一段特定温度和密度下的NVT，将它最后一帧的原子坐标通过lammps缩放，此时也改变了盒长；然后将缩放后的原子坐标、盒长以及第一段NVT最后一帧的原子速度作为跑第二段NVT的输入，第三段NVT以此类推.....

    在进行第一段NVT的时候，温度是能正常收敛的(利用2中跑NPT的结果作为输入)，但是从第二段开始，温度就开始爆炸式增长，无法收敛。因此想问下各位大佬我这个是什么原因导致的呢：
1.是优化后体系的结构不合理吗？
2.是初始体系选择的小分子有问题吗，还是选择的泛函和基组不适配？
3.其他的原因
附件为我的输入文件(注：geoopt文件夹是做结构优化的输入文件，npt文件夹是跑NPT的输入文件，nvt文件夹是跑nvt的输入文件）

Uus/pMeC6H4-/キ

单看描述就觉得第三步实在是离谱，这缩放是自己设计的思路还是复现文献的步骤？上一帖说的“想做C H O N通用型反应模型”预计观察到什么反应或现象，又是否有类似操作先例？

用CP2K做DFT-MD，每一步计算的电子能量、乃至各原子受力和速度等等直接受原子坐标决定；暂不论初始结构和计算条件是否合适，把之前能跑动的分子动力学强行中断、人为缩放原子坐标和体系尺寸，肯定会直接干扰势能面及原子受力，带来严重不合理的瞬时几何结构和体系状态，再往后温度可不就爆炸了么。而且NVT系综跑MD本来就是要控制体系体积V守恒，不能改变体系尺寸，也根本不存在压力控制。

如果这个有点宏大的课题刚刚开始，在摸清楚怎么获得合理的AIMD轨迹用于分析之前还是可以再简化下体系，比如像北京科音CP2K第一性原理计算培训班介绍的“高温下烷烃裂解的模拟”案例那样放一种少数几个小分子在极高温下热分解，成功之后再慢慢增加分子种类和数量、调节体系密度、改变温度和压力等。（编辑：上述案例讲解时还提醒到开smearing描述电子状态的问题。看反应物列表有氮氧化物和臭氧这样成键特殊的分子，而且“通用型反应模型”预计多半要涉及到各种自由基，那体系的自旋多重度设置和波函数稳定性检查又有很多讲究了，看看其他人有什么建议吧。）

luzhongkui

Uus/pMeC6H4-/キ 发表于 2024-11-7 01:13
单看描述就觉得第三步实在是离谱，这缩放是自己设计的思路还是复现文献的步骤？上一帖说的“想做C H O N通 ...

您好，这个缩放是我自己的思路，我是参照这篇文章Exploring the frontiers of condensed-phase chemistry with a general reactive machine learning potential,nature chemistry,2023。这篇文章里面通过Ab initio Nanoreactor(这个Ab initio Nanoreactor是参照的这篇文章Discovering chemistry with an ab initio nanoreactor，nature chemisty,2014)来调整模拟体系的密度和密度以达到促进分子间反应发生的目的。
我在打算复现这篇文章的时候，发现他进行Ab initio Nanoreactor使用的是TeraChem quantum chemistry and AIMD software packages，但因为这个TeraChem软件包是收费的，所以我才想着用lammps缩放体系以达到更改体系压力的目的