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[GROMACS] 求助:TiO2和Bi2O3的结构发生严重变形,无法维持刚性

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本帖最后由 confidence 于 2022-10-12 10:43 编辑

各位老师好,我想研究蛋白质在TiO2和Bi2O3上的作用,所以首先建立了TiO2和Bi2O3的模型,在进行能量最小化时就出现了如图所示问题, ,由图可以看到,在进行能量最小化后(实际上emtol达不到1000,说明此时也是不够稳定),TiO2的结构严重变形。

本人按照sob老师http://sobereva.com/soft/Sobtop#FAQ8中提及的可能原因进行了排查,(1)mdp文件设置:并未发现明显问题(该文件跑蛋白质时能顺利跑到emtol=100);(2)grompp时只出现warning原子名不匹配(如Ti20-Ti),这个应当是可以忽略的;(3)结构文件:确认了gro文件和top文件里记录的分子信息一致,且和itp文件里的原子也是顺序一致,LJ参数由文献获取,确保了没有单位转换错误;(4)拓扑文件:利用sobtop生成的itp文件中包含了对应的bond 和angle参数(dihedrals由于问过Sob老师我全部删除了),并未发现明显的参数缺失。

基于以上检查我觉得是力常数不够大,不足以维持TiO2的刚性。(但是我对比了由sobtop自动猜的力常数和我利用Hessian生成的力常数,发现我获取的力常数是更大的,详细见附件)
因此我想请教一下各位老师,看看我的做法或者文件中究竟是哪里出现了错误导致这种情况呢?谢谢各位老师。

PS:涉及的文件都在附件中 TiO2.rar (1.87 MB, 下载次数 Times of downloads: 18) ,Bi2O3也是一样的情况。
我尝试着将bond和angle的力常数都增大了十倍,发现跑起来的情况还是一样的。目前不知道究竟是哪里有问题,还请各位老师有空的时候看看呢。



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发表于 Post on 2022-10-12 12:51:36 | 只看该作者 Only view this author
把原子电荷都设为0再试试
并且[angles]里随机找一些angle项看看当前设的平衡键角和gro里的实际键角是否对应
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2022-10-12 15:03:20 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 confidence 于 2022-10-12 16:07 编辑
sobereva 发表于 2022-10-12 12:51
把原子电荷都设为0再试试
并且[angles]里随机找一些angle项看看当前设的平衡键角和gro里的实际键角是否对 ...

谢谢sob老师的回答,我试了一下。如果把原子电荷都设为0的话,能量最小化就能到emtol=100,但是同样的还是会和上图一样发生严重形变。
[angles]中我查找了发现,的确是有一部分平衡键角和gro中的实际键角不对应(偏差在几度到几十度都有),老师这种情况下怎么办呢?(考虑过自己修改,但是数目太多了,差的数值没有规律)
我尝试了一下TiO2不存在真空区的情况,发现是可以正常运行em且结构没有变形(但直接做md会报错pressure scaling more ....),那sob老师我能否将em后的结构进行冻结/位置限制来与其他物质作用呢?

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发表于 Post on 2022-10-12 19:22:03 | 只看该作者 Only view this author
confidence 发表于 2022-10-12 15:03
谢谢sob老师的回答,我试了一下。如果把原子电荷都设为0的话,能量最小化就能到emtol=100,但是同样的还 ...

让sobtop直接猜参数,这样平衡键角肯定跟结构文件对应
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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 楼主 Author| 发表于 Post on 2022-10-12 22:21:26 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 confidence 于 2022-10-13 09:21 编辑
sobereva 发表于 2022-10-12 19:22
让sobtop直接猜参数,这样平衡键角肯定跟结构文件对应

是的呢sob老师,我就是让sobtop自动猜参数后再去修改对应的力常数(此时发现都是对应的了)。老师我直接用sobtop猜参数的去跑也是不行,em和md都会报错,难道是因为我加真空后(比如z方向加真空),在z方向上原本的周期性结构就不存在了吗?(没加氢饱和)
不知道老师您还有什么建议吗?不知道从何查找错误了。感谢老师

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发表于 Post on 2022-10-13 10:54:23 | 只看该作者 Only view this author
confidence 发表于 2022-10-12 22:21
是的呢sob老师,我就是让sobtop自动猜参数后再去修改对应的力常数(此时发现都是对应的了)。老师我直接 ...

若给sobtop用的mol2本身就是带真空的,就不用考虑z方向因为真空区导致该有的键没了的问题
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2022-10-13 11:17:19 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2022-10-13 10:54
若给sobtop用的mol2本身就是带真空的,就不用考虑z方向因为真空区导致该有的键没了的问题

老师您说的这个我不太理解了。如果我要用sobtop生成itp时给的mol2文件是带有真空的话,就与我做振动分析获取力常数时提供的mol2文件不完全一致了(会导致有些键的键结情况与晶体固有结构不同,如Ti-O是六个键,但是加真空后的mol2文件有些Ti-O是两个键)

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发表于 Post on 2022-10-13 11:23:36 | 只看该作者 Only view this author
confidence 发表于 2022-10-13 11:17
老师您说的这个我不太理解了。如果我要用sobtop生成itp时给的mol2文件是带有真空的话,就与我做振动分析 ...

前面我说了,用sobtop自动猜的参数,没振动分析的事
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2022-10-13 11:32:42 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 confidence 于 2022-10-13 17:07 编辑
sobereva 发表于 2022-10-13 11:23
前面我说了,用sobtop自动猜的参数,没振动分析的事

嗯嗯那我明白老师您的意思了。可是老师这样不就有点矛盾了么?我一开始是想利用振动分析来精确获取力常数从而将k值写入到我研究体系之中(之前问过sob老师您说对于TiO2这类体系做振动分析不能存在真空区),那如果我将处在真空下的TiO2用sobtop自动猜获取参数,大部分的数值和我之前精确算的数值应该是不能匹配的吧?(甚至原子类型都无法对应上,之前确定的是TI-O有6个键,O-Ti有3个键)

难道老师我要全部都用sobtop猜的参数来跑吗?这样会不会精度不够呢?
老师我又试了在TiO2在真空下用sobtop获取参数,的确这时候在真空下em和md都能运行,但是加上水运行就不行了。
此外老师我发现TiO2的itp文件用sobtop生成时fudgeLJ和fudgeQQ是0.5和0.833,而我主top中采用的charmm36对应值为1.0和1.0,老师我这是错误的力场混用了么?

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发表于 Post on 2022-10-14 11:28:36 | 只看该作者 Only view this author
confidence 发表于 2022-10-13 11:32
嗯嗯那我明白老师您的意思了。可是老师这样不就有点矛盾了么?我一开始是想利用振动分析来精确获取力常数 ...

本来这个slab就是刚性的,动力学过程中能维持住就够了,当前也不是刻意计算这个slab的弹性之类的对bonded参数依赖显著的问题,所以用sobtop直接猜的便可。

若没特殊情况,[defaults]一律结合AMBER的
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2022-10-14 14:33:09 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2022-10-14 11:28
本来这个slab就是刚性的,动力学过程中能维持住就够了,当前也不是刻意计算这个slab的弹性之类的对bonded ...

好的谢谢sob老师的回答,那我的力常数就全都用sobtop猜的便行。

老师因为我的体系中还有蛋白质,打算用的是charmm36力场,那如果我这个TiO2的[defaults]用的AMBER的,最后我是保留AMBER的[defaults]吗?

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发表于 Post on 2022-10-14 14:35:00 | 只看该作者 Only view this author
confidence 发表于 2022-10-14 14:33
好的谢谢sob老师的回答,那我的力常数就全都用sobtop猜的便行。

老师因为我的体系中还有蛋白质,打算 ...

蛋白质用CHARMM比起AMBER没任何特殊好处
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2022-10-14 14:57:37 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 confidence 于 2022-10-14 15:04 编辑
sobereva 发表于 2022-10-14 14:35
蛋白质用CHARMM比起AMBER没任何特殊好处

嗯嗯,是的sob老师,之所以用charmm是因为TiO2的LJ参数在文献中找到说是适用于charmm的 那老师如果我蛋白质换成amber力场的,我TiO2的LJ参数还能用找到的这个数值吗?

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发表于 Post on 2022-10-14 20:05:44 | 只看该作者 Only view this author
confidence 发表于 2022-10-14 14:57
嗯嗯,是的sob老师,之所以用charmm是因为TiO2的LJ参数在文献中找到说是适用于charmm的那老师如果我蛋白 ...

用于结合AMBER力场原理上不会有问题
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2022-10-19 17:24:31 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2022-10-14 20:05
用于结合AMBER力场原理上不会有问题

嗯嗯sob老师,我按照您说的将蛋白的力场换成了AMBER,之后跑的过程中又出现了新的问题。
1、 如图所示,水分子的H原子基本上全都朝向了TiO2,我看过sob老师回复过一些帖子说是水被极化了,我这个TiO2与水接触表面暴露的是O原子,是这个原因么?(但是我整体TiO2呈现电中性,不带电荷)2、如果是这个原因的话,我是不是应该对TiO2表面进行加氢饱和呢?对于这些晶体结构的用来跑分子动力学是否都应该饱和而不是简单扩胞后放真空就行呢?
3、 最后我想研究的是异质结对蛋白的作用,测试后发现如图TiO2与Bi2O3在水环境下跑em的话立马就segmentation fault,而我将两者距离增加到0.5nm就可以正常跑em。那我想请教一下对于研究这种异质结的,在md中两者的距离应该多少比较合适呢?

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