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[GROMACS] 做金属和小分子的水溶液接触的模拟,结果金属原子跑散开了

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本帖最后由 牧生 于 2021-6-15 15:36 编辑

有学生想试试做金属表面和小分子的作用。

我照着培训班的教程也试了一下,按照教程,将金的参数加入到了top文件夹里面相应的itp里面。然后用VMD做了金板,延展,向真空加入水,直接进行模拟,整个过程都没问题。金板仍然保持为板状,原子都没有发生明显的移动。

我初步做的是金板-乙醇水溶液,希望将来可以举一反三,拓展到铁板-酸液和缓蚀剂。。但是在做金-乙醇水溶液就有问题了。我需要请教的如下:

①   使用VMD建立了4×4×2 nm的金板
第一个方面的问题:如果我要建立VMD没有自带的,比如我需要建立一个铁板,尽管查到了铁的L-J参数  FE   26       0       0        A     0.01514608    0.0000022873928,但是下一步该如何像建立金板那样来建立铁板啊?虽然VMDnew material的选项,看起来应该是可以建立铁板的,但由于没有实例,理解起来有点困难。能否讲解一个实例来帮助理解,铁的unit cell pdb,和top,到底是一种什么样的文件

经过一天折腾,第一个问题已经解决,使用MS建立晶胞很容易,另存为pdb格式,gromacs也是可以识别的,原子数量,以及盒子尺寸都是可以从MS读取出来的,


   


②   回到金-小分子水溶液的模拟上面来。

继续延展金板,出现真空层,gmx editconf -f Au.pdb -o Au_plate_box.gro -box 4.078 4.078 6


③然后使用insert命令加入2ATB得到的乙醇分子,
gmx insert-molecules -f Au_plate_box.gro -ci yichun-u.pdb -nmol 2 -o out_box.gro
得到图像;


④   加水填充盒子的真空部分;

gmx solvate -cp out_box.gro -ptopol.top -o Au_wat.gro


此处有个小问题未解决:gmx solvate是向已经定义好尺寸的盒子里面加满水,但是为什么到盒子外面去了?

⑤  使用gromos54a7_atb.ff力场,使用教程中的mdp进行npt平衡相模拟,此时就有第三个大的问题了。
始终提示有角度大于30度,不能继续。于是修改mdp中的dt=0.001,仍然提示角度大于30,不能运行。再减小dt=0.0005,可以跑起来了,但是得到的npt.gro图像如下,金原子跑散了,乙醇也跑到了中间位置。





npt如下:

define =
integrator = md
dt        = 0.0005  ; ps     (一般这里是0.001或者0.002,但是都跑不起来,改成0.0005可以跑)
nsteps    = 1000000 ;
comm-grps = system
energygrps =
;
nstxout = 0
nstvout = 0
nstfout = 0
nstlog = 500
nstenergy = 500
nstxout-compressed = 1000
compressed-x-grps  = system
;
annealing = single single
annealing_npoints = 2 2
annealing_time = 0 100 0 100
annealing_temp = 0 298.15 0 298.15
;
pbc = xyz
cutoff-scheme = Verlet
coulombtype   = PME
rcoulomb      = 1.2
vdwtype       = cut-off
rvdw          = 1.2
DispCorr      = EnerPres
;
Tcoupl  = V-rescale
tau_t  = 0.2 0.2
tc_grps = SOL non-water
ref_t  = 298.15 298.15
;
Pcoupl    = Berendsen
pcoupltype = semiisotropic
tau_p = 0.5
ref_p = 1.0 1.0
compressibility = 4.5e-5 4.5e-5
;
gen_vel = no
gen_temp = 298.15
gen_seed = -1
;
freezegrps =
freezedim  =
constraints = hbonds




⑥    由于一直提示角度大于30,应该是没有做能量最小化导致的。如果我进行了能量最小以后再npt,结果会怎样呢。我找了教程中CNT_wat的能量最小化的mdp文件进行能量最小化,跑完以后,发现金原子还是全部都散了。
能量最小化的mdp文件如下:
define = -DFLEXIBLE
integrator = cg
nsteps = 10000
emtol  =200.0
emstep = 0.01
;
nstxout   = 20
nstlog    = 50
nstenergy = 50
;
pbc = xyz
cutoff-scheme            =Verlet
coulombtype              = PME
rcoulomb                 = 0.9
vdwtype                  =Cut-off
rvdw                     = 0.9
DispCorr                 = EnerPres
;
constraints              =none



现在我就陷入这个死循环了,能量最小化,或者直接npt,金原子都跑散了。但是和教程中的操作相比,仅仅是多加入了两个乙醇,为何会导致结果差异十万八千里。

经过一天多折腾,金板不会跑散了。
使用相同的方法建立铝板和表面活性剂水溶液,也不会跑散。
使用相同的方法建立铂板和表面活性剂水溶液,也不会跑散。
但是使用相同方法建立铁板和表面活性剂水溶液,铁就会跑散。

培训班好像讲过,只要LJ参数适当,那么,原子就不会跑散。现在,虽然我觉得我自己的操作可能有问题,但又察觉不到问题在哪。



2021.6.15  感觉是铁晶型的问题,用的是α铁的晶体,但用了γ铁的参数。。但是查了一阵,没查到γ铁的晶胞。。
大佬们,能否帮助找一下γ铁晶胞的pdb文件或cif啊,我觉得这个很常规,但是没找到。




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发表于 Post on 2021-6-16 10:27:43 | 只看该作者 Only view this author
这个应该是了。您看下,

Fe_mp-150_computed.cif

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2021-6-16 12:51:34 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 牧生 于 2021-6-16 13:54 编辑
kittyTuT 发表于 2021-6-16 10:27
这个应该是了。您看下,

上午已经在CrystalMaker 上找到了γ铁晶胞的文件了




建立铁和水的模型

能量最小化以后的图像是这样的,看起来还是很合理



npt以后就这样了,铁原子跑散了,变成了层状,且水之间还有不合理的接触,还有真空部分






现在仍在找原因

附上npt文件(来自培训班里面金属和水接触)


define =
integrator = md
dt        = 0.001  ; ps     
nsteps    =200000 ;
comm-grps = system
energygrps =
;
nstxout = 0
nstvout = 0
nstfout = 0
nstlog = 500
nstenergy = 500
nstxout-compressed = 1000
compressed-x-grps  = system
;
annealing = single single
annealing_npoints = 2 2
annealing_time = 0 100 0 100
annealing_temp = 0 298.15 0 298.15
;
pbc = xyz
cutoff-scheme = Verlet
coulombtype   = PME
rcoulomb      = 1.2
vdwtype       = cut-off
rvdw          = 1.2
DispCorr      = EnerPres
;
Tcoupl  = V-rescale
tau_t  = 0.2 0.2
tc_grps = SOL non-water
ref_t  = 298.15 298.15
;
Pcoupl    = Berendsen
pcoupltype = semiisotropic
tau_p = 0.5
ref_p = 1.0 1.0
compressibility = 4.5e-5 4.5e-5
;
gen_vel = no
gen_temp = 298.15
gen_seed = -1
;
freezegrps =
freezedim  =
constraints = hbonds

2.jpg (374.46 KB, 下载次数 Times of downloads: 20)

2.jpg
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发表于 Post on 2024-6-28 22:28:06 | 只看该作者 Only view this author
老师您好,请问您解决了有关于建立FE原子层的问题了吗

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2024-6-29 06:36:52 | 只看该作者 Only view this author
凛爵 发表于 2024-6-28 22:28
老师您好,请问您解决了有关于建立FE原子层的问题了吗

解决了。冻结就行
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发表于 Post on 2024-6-29 11:17:43 | 只看该作者 Only view this author
谢谢您

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