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[GROMACS] AlCl3-LiCl熔盐分子动力学模拟过程求助

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各位老师好,学生目前在使用CP2K进行AlCl3-NaCl熔盐的黏度模拟过程中遇到一些问题,使用较好的泛函结合基组使用G-K公式仍然不能得到较好的结果,因为并不是课题而是兴趣所致,就是想要尽量准确得到一些物理性质,否则感觉自己几年的硕士生都白费了。
目前因为CP2K这条路走不太通,所以想要通过Gromacs进行分子动力学模拟来黏度等物理性质,很不巧正好没有赶上卢老师的Gromacs课程,想问一下我目前的思路是否正确:
(1)利用高斯或CP2K对AlCl4-离子进行优化,并进行建模(因为AlCl3熔盐中存在的离子形式是AlCl4-);
(2)将高斯计算出的chk文件转换成fchk文件后,用Multiwin生成个分子的chg文件;
(3)在高斯中构建出的pdb文件的基础上,使用sobtop基于GAFF力场构建itp文件(因为熔盐中存在的离子形式是AlCl4-,Li+,Na+,Cl-,所以不知道这一步是不是可行,单个离子的构建应该如何选择)
(4)撰写包含itp文件的top文件。
(5)做能量最小化计算,其中所输入结构文件是用packmol构建的的那个盒子结构文件
(6)撰写mdp文件运行分子模拟
我通过搜索Google并没有找到适合AlCl3-NaCl熔盐的立场参数(也可能是因为学生不会搜索)
之前看http://bbs.keinsci.com/thread-59232-1-1.html这篇帖子,卢老师有提到过CP2K可以通过FIST进行MD模拟,但是请问这个相比于Gromacs的优势如何,力场参数的选择又是怎么获取,因为学生有一部分的CP2K基础。
同时也有老师提到http://bbs.keinsci.com/thread-22171-1-1.html,ggdh老师提出的这个软件可以用来优化L-J参数,力场采用优化后的LJ这个方向是不是也可行。

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发表于 Post on yesterday 01:31 | 只看该作者 Only view this author
Li+等单原子离子的拓扑信息可以用GROMACS力场目录下ions.itp里的。但对应的LJ参数未必理想,可以自己改[atomtypes]里对应的LJ参数。

GROMACS里描述这样的体系的相互作用涉及的参数在于原子的LJ参数、原子电荷,[AlCl4]-里的bond和angle参数,没别的其它的。原子电荷用Multiwfn得到了,描述范德华作用的LJ参数可以用不同力场的,诸如阳离子用现成的单原子离子力场(GROMACS自带的、Merz的、Madrid-2019的...)、阴离子里的原子用UFF的。bond和angle项不是重点,让sobtop根据m2Seminario等方法通过Hessian算出来也行,或者用sobtop自动猜的也可以。
但如上方式得到的非键参数用于描述熔盐很可能不理想,毕竟范德华势和参数不是专门为熔盐体系搞的,只能凑合试试。结果太烂就得再想办法进一步调。CP2K直接做AIMD的好处是不用事先折腾力场(尽管DFT肯定也有误差,但对体系的描述肯定好于没有对这种体系专门优化的力场),但缺点是模拟的体系小、时间短,很采样容易不充分。

PS:北京科音分子动力学与GROMACS培训班(http://www.keinsci.com/KGMX)即便赶不上现场参加的时间,也可以按里面说的购买往届资料自学
北京科音自然科学研究中心http://www.keinsci.com)致力于计算化学的发展和传播,长期开办极高质量的各种计算化学类培训:初级量子化学培训班中级量子化学培训班高级量子化学培训班量子化学波函数分析与Multiwfn程序培训班分子动力学与GROMACS培训班CP2K第一性原理计算培训班,内容介绍以及往届资料购买请点击相应链接查看。这些培训是计算化学从零快速入门以及进一步全面系统性提升研究水平的高速路!培训各种常见问题见《北京科音办的培训班FAQ》
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Multiwfn主页:http://sobereva.com/multiwfn(十分强大、极为流行的量子化学波函数分析程序)
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 楼主 Author| 发表于 Post on yesterday 02:53 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2026-5-13 01:31
Li+等单原子离子的拓扑信息可以用GROMACS力场目录下ions.itp里的。但对应的LJ参数未必理想,可以自己改[ato ...

谢谢卢老师,我之前已经使用CP2K算过一些内容,诸如体系各类离子的原子电荷和AlCl4-这个离子团的键角键长以及其中原子的原子电荷等,请问这些内容是否可以应用到Gromacs中呢,如果需要比较的话,因为AIMD中我已经得到了类似于RDF值,扩散系数,密度等的性质,经过实验也测试了诸如电导率黏度表面张力等性质,是否对各项参数进行微调,比较这些性质就能够比较模拟结果的好坏之分。

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 楼主 Author| 发表于 Post on yesterday 02:56 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2026-5-13 01:31
Li+等单原子离子的拓扑信息可以用GROMACS力场目录下ions.itp里的。但对应的LJ参数未必理想,可以自己改[ato ...

关于培训班,去年年底有幸参与了您的Gromacs和CP2K培训班,当时因为觉得自己不需要做分子动力学就没有着重听Gromacs,着重听了年底的CP2K,最近才有时间细致的啃一下这本书,但是学生分子动力学基础实在薄弱,本来今年想再听一次,但是时间上正好不凑巧。

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发表于 Post on yesterday 16:20 | 只看该作者 Only view this author
KaZikl 发表于 2026-5-13 02:53
谢谢卢老师,我之前已经使用CP2K算过一些内容,诸如体系各类离子的原子电荷和AlCl4-这个离子团的键角键长 ...

得看是什么原子电荷,适合作为AlCl4-的是拟合静电势电荷,比如RESP:
RESP拟合静电势电荷的原理以及在Multiwfn中的计算
http://sobereva.com/441http://bbs.keinsci.com/thread-10880-1-1.html

键角不需要优化,正四面体的键角是已知的。键长可以作为bond项的平衡距离用

影响非键作用的设定,包括原子电荷、范德华项的函数形式和参数,都直接影响模拟结果的好坏、与实验的吻合程度。通过令模拟结果和实验数据差异最小化(当然是实验数据本身准确),可以优化参数。可以参考小分子或离子的众多力场的原文里的思想和做法。
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 楼主 Author| 发表于 Post on yesterday 19:02 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 KaZikl 于 2026-5-13 19:18 编辑
sobereva 发表于 2026-5-13 16:20
得看是什么原子电荷,适合作为AlCl4-的是拟合静电势电荷,比如RESP:
RESP拟合静电势电荷的原理以及在Mu ...

卢老师,目前我已进行到能量极小化这一步,但是提示了
  1. Fatal error:
  2. number of coordinates in coordinate file (Molten.gro, 800)
  3.              does not match topology (topol.top, 3031)
复制代码

我能隐约看出是因为我盒子的原子数不匹配我拓扑文件的原子数,盒子原子数800是正确的,但是Topol文件不知道怎么得出了3031个原子数,输入文件如下,恳请老师解答

AlCl3.itp

1.7 KB, 下载次数 Times of downloads: 1

AlCl4通过SOBTOP生成的ITP文件

Molten.gro

36.06 KB, 下载次数 Times of downloads: 0

盒子文件

NPT.mdp

695 Bytes, 下载次数 Times of downloads: 0

MDP输入文件

topol.top

174 Bytes, 下载次数 Times of downloads: 3

整体的拓扑文件

topol_madrid_2019_force_field.txt

4.51 KB, 下载次数 Times of downloads: 1

力场文件

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KaZikl 发表于 2026-5-13 19:02
卢老师,目前我已进行到能量极小化这一步,但是提示了

我能隐约看出是因为我盒子的原子数不匹配我拓扑 ...

[molecules]里定义了每种分子有几个,[moleculetype]里[atoms]里体现了每种分子里有多少原子,基于这个基本逻辑自然知道为什么gromacs认为当前有3011个原子
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本帖最后由 KaZikl 于 2026-5-14 02:00 编辑
sobereva 发表于 2026-5-14 01:01
[molecules]里定义了每种分子有几个,[moleculetype]里[atoms]里体现了每种分子里有多少原子,基于这个基 ...

老师,经过苦读Gromacs和论坛的文章,拿目前算出来的值对比,密度差值10%,黏度差值在50%明显偏大,扩散系数Na和Li的扩散系数虽然处在一个数量级,但低约70%,Al的扩散系数跟实测值差不多,且考察Al-Cl键长键角等都没什么问题,RDF-CN值中Na-Cl几乎符合CP2K算出来的值,存在小于0.01A的差距,Li-Cl小大概0.10A,现在我主要的目标是不是找更适合这个体系的Na,Li,Cl的参数来调节。

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KaZikl 发表于 2026-5-14 01:54
老师,经过苦读Gromacs和论坛的文章,拿目前算出来的值对比,密度差值10%,黏度差值在50%明显偏大,扩散 ...


如果找不到,就只能自己优化力场参数
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