求助各位关于利用Gromacs模拟有机纳米粒子形成的过程

yaochuang · 发表于 Post on 2014-12-24 11:39:39

大家好，

我们现在想利用Gromacs模拟一下有机纳米粒子形成的过程，我自己利用gromacs做了一下感觉存在很多问题，请给位帮我出出注意。谢谢！

我们实验是这样的：将5微升2mmol/L的A分子甲醇（A的良溶剂）溶液加入到2mL水中（A在水中难容），直接就形成了A分子的纳米粒子。

我们想利用Gromacs模拟一下这个过程

我直接做的时候我是按这样的思路做的：
1、根据甲醇溶液的浓度，计算出A分子和甲醇分子的比例为 4:5000。然后构建一个甲醇溶液的盒子，包含20个A分子，25000个甲醇分子。（感觉体系好大啊！）
2、将上述的盒子再放入到水盒子中，（按照分子比例来算的话水分子的数量是巨大的），然后进行动力学模拟。

我的问题是：按照上面的方法做的话体系太大了，感觉根本就做不动。是不是我的模型建立有问题呢？还请各位帮我出出注意，谢谢了！

sobereva · 发表于 Post on 2014-12-25 09:40:37

你当前方式构建计算模型是肯定没法模拟的。不光空间尺度上由于原子数甚巨而模拟不动，从时间尺度上也没法模拟，因为这样的模型A的浓度太低，它们发生碰撞而产生纳米粒子所需要经历的时间不是目前的全原子模拟能处理的尺度。

要模拟的话就不能按实验实际条件来设定物质的比例了，必须简化，既从模拟角度上可行，也能反映出关键性的过程。

对于你的情况，比较合适的做法是把比例降低。比如，20个A分子先放到1000个甲醇分子中，就当总共是5000个原子。将这个体系模拟至平衡。然后再把这个A+甲醇的盒子在四周延展，里面填充上水，比如总共加上一万个水，然后再模拟这个A+甲醇+水的混合体系。这样大小的体系是比较好模拟的，在有限的模拟时间中也足够展现出产生纳米粒子的过程。具体用多少甲醇和水分子，还是看A的特征来决定。

yaochuang · 发表于 Post on 2014-12-26 10:04:18

sobereva 发表于 2014-12-25 09:40
你当前方式构建计算模型是肯定没法模拟的。不光空间尺度上由于原子数甚巨而模拟不动，从时间尺度上也没法模 ...

谢谢！:)

yaochuang · 发表于 Post on 2015-1-7 11:23:20

sobereva 发表于 2014-12-25 09:40
你当前方式构建计算模型是肯定没法模拟的。不光空间尺度上由于原子数甚巨而模拟不动，从时间尺度上也没法模 ...

sob老师，
按照你的提示，我是这样做的你帮我看一看对不对：

1、 #把20个A分子放到一个5*5*5 立方纳米的盒子中，输出为A20.gro，
gmx insert-molecules -ci A.pdb -nmol 20 -box 5 5 5 -o A20.gro

2、#把1000个甲醇分子meth.pdb分子放到A20_meth.gro中
editconf -bt triclinic -f A20.gro -o A20_box.gro -d 0.5
gmx insert-molecules -f A20_box.gro -ci meth.pdb -nmol 1000 -o A20_meth.gro

3、#对甲醇体系进行能量最小化模拟
grompp -f em-meth.mdp -c A20_meth.gro -p system.top -o em-meth.tpr
mdrun -v -deffnm em-meth

4、#对甲醇体系进行动力学模拟
grompp -f md.mdp -c em-meth.gro -p system.top -o md.tpr
mdrun -v -deffnm md

在进行第4步的时候，用VMD观看轨迹，发现所有添加的甲醇分子会慢慢聚集到A分子附近，而且整个盒子的体积不断变小。这样是不是就体现不了甲醇分子的溶剂的作用呢？

sobereva · 发表于 Post on 2015-1-7 12:06:06

yaochuang 发表于 2015-1-7 11:23
sob老师，
按照你的提示，我是这样做的你帮我看一看对不对：

这是必然的，盒子一开始里有很多空洞，控压之后盒子势必收缩。
模拟一段时间后，盒子平衡了，甲醇已经很自然地把A包裹了，A也没有结团，这就说明已经起到了溶剂的效果。

yaochuang · 发表于 Post on 2015-1-7 18:07:06

sobereva 发表于 2015-1-7 12:06
这是必然的，盒子一开始里有很多空洞，控压之后盒子势必收缩。
模拟一段时间后，盒子平衡了，甲醇已经很 ...

谢谢，sob老师~

我还想请问一下，gromacs中的盒子都是周期性的吗？可不可以构建一个这样的盒子，就是盒子外面都是溶剂没有其他的盒子？

sobereva · 发表于 Post on 2015-1-7 19:00:00

盒子就是为了周期性模拟才用的，周期性模拟也必须有盒子。因为通过盒子才定义了周期性模拟的唯一单元。
如果你用盒子的目的仅仅是为了建模，并不打算模拟时用周期性的话就另当别论了。

yaochuang · 发表于 Post on 2015-1-8 10:16:39

本帖最后由 yaochuang 于 2015-1-8 10:18 编辑

sobereva 发表于 2015-1-7 19:00
盒子就是为了周期性模拟才用的，周期性模拟也必须有盒子。因为通过盒子才定义了周期性模拟的唯一单元。
如 ...

哦~ 原来是这样的~

今天我模拟的时候总是在md模拟时出错，请老师帮我看看~
这是步骤：
#把10个dtpe.pdb分子放到一个5*5*5 立方纳米的盒子中，输出为dtpe10.gro，
gmx insert-molecules -ci dtpe.pdb -nmol 10 -box 5 5 5 -o dtpe10.gro
editconf -bt cubic -f dtpe10.gro -o dtpe10_box.gro -d 1

#把2000个dmeth.pdb分子放到dtpe10_meth.gro中
gmx insert-molecules -f dtpe10_box.gro -ci meth.pdb -nmol 2000 -o dtpe10_meth.gro

#对甲醇体系进行模拟至平衡
grompp -f em-meth.mdp -c dtpe10_meth.gro -p system.top -o em-meth.tpr
mdrun -v -deffnm em-meth

grompp -f md-meth.mdp -c em-meth.gro -p system.top -o md-meth.tpr
mdrun -v -deffnm md-meth

在进行mdrun时报错信息如图：

我更改过dtpe分子的个数，和甲醇分子的个数都不行。是不是还是因为溶剂甲醇分子的数量太少呢？

sobereva · 发表于 Post on 2015-1-8 12:24:56

yaochuang 发表于 2015-1-8 10:16
哦~ 原来是这样的~

今天我模拟的时候总是在md模拟时出错，请老师帮我看看~

增加盒子尺寸。或者mdrun时用-pd

一起搞科研 · 发表于 Post on 2020-9-3 10:39:02

yaochuang 发表于 2015-1-8 10:16
哦~ 原来是这样的~

今天我模拟的时候总是在md模拟时出错，请老师帮我看看~

楼主您的成果发表出来了吗？我的实验和您的非常相似，所以想阅读参考一下您的成果。或者说有相关的文献推荐吗？谢谢楼主。

bobosiji · 发表于 Post on 2020-9-3 17:08:09

sobereva 发表于 2014-12-25 09:40
你当前方式构建计算模型是肯定没法模拟的。不光空间尺度上由于原子数甚巨而模拟不动，从时间尺度上也没法模 ...

若审稿人问，你们模拟的浓度比实验高很多，能否正确反应实验上的问题？如何回复？多谢提点~

sobereva · 发表于 Post on 2020-9-4 03:19:33

bobosiji 发表于 2020-9-3 17:08
若审稿人问，你们模拟的浓度比实验高很多，能否正确反应实验上的问题？如何回复？多谢提点~

这要考虑实际情况中浓度到底可能起到什么样的影响。如果实际模拟用高浓度仅仅是增加了事件出现的频率，只是起到在较低成本下就能模拟较长、较大体系才能模拟出的现象，这就完全没问题。

chichi-20200430 · 发表于 Post on 2021-7-12 21:45:07

我按楼主这个方法取处理A分子，但是在能量最小化的那一步的top文件不匹配，想知道这个是怎么处理的？

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