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[CP2K] 求助:关于cp2k进行胺水溶液计算的问题

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各位老师好,本人刚开始学习cp2k进行胺水溶液吸收CO2显示溶剂化模型的计算,之前有过一部分vasp和gaussian计算的经验,想请问各位老师:(1) 对于构建的水盒子模型,该如何对周期性边界进行优化,像固体表面那样进行晶胞优化吗? (2) 对于一个有36个水分子,一个胺分子和一个CO2分子的水盒子(胺分子与CO2具体超过了3Å),对其进行结构优化,发现胺分子直接与CO2结合了,但是在通过gaussian计算的时候,这是一个有过渡态存在的反应,所以想知道这是什么原因。(3) 后续想要对混合胺溶液计算,反应比较复杂,而且gaussian计算不太好体现出显示溶剂化模型,用cp2k的话,有进行AIMD计算的必要吗?用AIMD的话能更好的体现出整个势能面以及溶剂的影响吗?

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发表于 Post on 2022-7-19 15:42:47 | 只看该作者 Only view this author
1 是

2 没细节没法说。确保初始结构里二者没有过近接触。

3 看具体算什么问题
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2022-7-21 11:29:02 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2022-7-19 15:42
1 是

2 没细节没法说。确保初始结构里二者没有过近接触。

好的,谢谢老师的解答,最近有点事情,没有及时回答,不好意思。
第二个问题的话,我再去构建一次水盒子,把胺分子与CO2分子中间间隔一定的水分子再去优化试试。
第三个问题具体就是如果是对于计算显示溶剂中,混合胺胺水溶液吸收CO2的反应动力学问题,比如混合胺水溶液与CO2反应的具体机理,吸收速率的快慢(自由能垒高低),还有就是结合IRI分析解释能垒高低吧。

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发表于 Post on 2022-7-21 13:11:27 | 只看该作者 Only view this author
beijudw 发表于 2022-7-21 11:29
好的,谢谢老师的解答,最近有点事情,没有及时回答,不好意思。
第二个问题的话,我再去构建一次水盒子 ...

一般的动力学不是用来考察自由能垒的。如果你是想通过跑metadynamics,获得PMF,那倒是可以用CP2K跑AIMD

IRI是对特定结构来做的,如果AIMD中能找到一些有代表性的帧那倒可以用,没有适合说明问题的帧的话就不能(或者提取簇模型,弄到Gaussian等程序里找显式溶剂下的过渡态,再做IRI)
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2022-7-21 22:14:56 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2022-7-21 13:11
一般的动力学不是用来考察自由能垒的。如果你是想通过跑metadynamics,获得PMF,那倒是可以用CP2K跑AIMD
...

但是老师,gaussian做显示溶剂模型很难收敛吧,我就是担心这个(之前搜寻胺吸收CO2,加两个水就很难收敛了,一个水就没问题),所以才想用vasp或者cp2k试试

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发表于 Post on 2022-7-22 20:13:21 | 只看该作者 Only view this author
beijudw 发表于 2022-7-21 22:14
但是老师,gaussian做显示溶剂模型很难收敛吧,我就是担心这个(之前搜寻胺吸收CO2,加两个水就很难收敛 ...

是否难收敛和是否用显式溶剂模型没必然关系。弄不收敛说明太缺乏使用经验
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发表于 Post on 2022-7-23 00:47:27 | 只看该作者 Only view this author
beijudw 发表于 2022-7-21 15:14
但是老师,gaussian做显示溶剂模型很难收敛吧,我就是担心这个(之前搜寻胺吸收CO2,加两个水就很难收敛 ...

显式溶剂的结构优化收敛确实可能困难一些,但是这一点和是否用高斯无关,而且也未必困难很多。此外可以检查一下是不是没加色散校正,很多人优化结构不加色散校正,导致本来应该紧密和底物结合的水分子在底物附近到处飘,自然很难收敛,不仅如此,即使收敛了结果也不能用。
Zikuan Wang
山东大学光学高等研究中心 研究员
BDF(https://bdf-manual.readthedocs.io/zh_CN/latest/Introduction.html)、ORCA(https://orcaforum.kofo.mpg.de/index.php)开发团队成员
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ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4540-8734
主页:http://www.qitcs.qd.sdu.edu.cn/info/1133/1776.htm
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2022-7-23 18:43:57 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 beijudw 于 2022-7-23 18:48 编辑
sobereva 发表于 2022-7-22 20:13
是否难收敛和是否用显式溶剂模型没必然关系。弄不收敛说明太缺乏使用经验

好的,我之后用高斯去试试,用gaussian做较多水分子的显示溶剂模型,需要构建晶格吗?一般最多放几个水分子。

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2022-7-23 18:47:13 | 只看该作者 Only view this author
wzkchem5 发表于 2022-7-23 00:47
显式溶剂的结构优化收敛确实可能困难一些,但是这一点和是否用高斯无关,而且也未必困难很多。此外可以检 ...

加了色散校正,之前优化过一个胺分子+2个水分子在B3LYP/def2tzvpp水平下计算的,算的很慢 不过能收敛,感觉再多加几个水分子就更慢了,收敛困难,太废时间

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发表于 Post on 2022-7-23 19:35:02 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 chands 于 2022-7-23 19:41 编辑
beijudw 发表于 2022-7-23 18:47
加了色散校正,之前优化过一个胺分子+2个水分子在B3LYP/def2tzvpp水平下计算的,算的很慢 不过能收敛,感 ...

你的基组太大了,怪不得这么慢。你完全可以用小基组预优化,再换大点的基组。优化大团簇甚至可以先上半经验方法,再上DFT。
浅谈为什么优化和振动分析不需要用大基组 - 思想家公社的门口:量子化学·分子模拟·二次元 (sobereva.com)

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发表于 Post on 2022-7-23 20:07:33 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 chands 于 2022-7-23 20:14 编辑
beijudw 发表于 2022-7-23 18:43
好的,我之后用高斯去试试,用gaussian做较多水分子的显示溶剂模型,需要构建晶格吗?一般最多放几个水分 ...

如果要做水溶液的,不用构建晶格,因为不是晶体结构。如果要做冰的,要构建晶格。你的体系很可能水分子参与反应(比如胺生成铵,CO2生成H2CO3,胺与CO2的反应可能水分子参与,此类情况隐式溶剂模型完全无法描述),至少要放够参与反应的水分子,然后再放几个试试。
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2022-7-23 22:22:46 | 只看该作者 Only view this author
chands 发表于 2022-7-23 19:35
你的基组太大了,怪不得这么慢。你完全可以用小基组预优化,再换大点的基组。优化大团簇甚至可以先上半经 ...

好的 谢谢

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2022-7-23 22:26:26 | 只看该作者 Only view this author
chands 发表于 2022-7-23 20:07
如果要做水溶液的,不用构建晶格,因为不是晶体结构。如果要做冰的,要构建晶格。你的体系很可能水分子参 ...

好的,我之后就在显示溶剂模型下计算

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2022-7-23 23:34:55 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2022-7-21 13:11
一般的动力学不是用来考察自由能垒的。如果你是想通过跑metadynamics,获得PMF,那倒是可以用CP2K跑AIMD
...

老师,如果不太清楚反应的机理(混合胺水溶液吸收CO2),是不是就可以跑metadynamics获取整个势能面,然后再用gaussian计算合适的过渡态就可以了。
还有就是一般情况下,在满足反应需要的水分子,不额外加水分子,这样可以用来解释反应机理或者比较能垒解释能垒吗,多加几个水分子影响大吗?

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发表于 Post on 2022-7-24 03:25:34 | 只看该作者 Only view this author
beijudw 发表于 2022-7-23 23:34
老师,如果不太清楚反应的机理(混合胺水溶液吸收CO2),是不是就可以跑metadynamics获取整个势能面,然 ...

我的理解,跑metadynamics也要猜反应机理,否则不知设什么CV好,不妨看文献查一下类似体系,或者猜几个反应机理都算一遍。
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