gromacs模拟带电电极与电解质界面，怎么解决分子、离子与电极没有明显的作用？

Wuwei · 发表于 Post on 2023-10-30 15:31:26

各位老师大家好，在论坛学习摸索gromacs的过程中自己在尝试模拟带电电极与含有有机溶剂电解质的界面。想先对一篇文章中的结果进行复现，但是在模拟过程中发现我自己产生的结果与文献中的有很大的差异，但是又不是很清楚自己哪些参数设置出现了问题，所以想在此请教一下各位老师，还请各位老师不吝赐教。
体系内存在一层石墨烯（原子类型为ca，只有石墨烯中的碳用到ca），水，吡啶，硫酸锌的阴阳离子。使用packmol建模，建模时候阴阳离子是分别放入盒子内的。

文献中的信息及部分结果：

信息来源：10.1002/anie.202302302
我的结果(模拟的盒子比文献中给出的大一些，被我按照比例扩大了)：

模拟周期性使用的是pbc=xy，因为只有一个电极处于z=0 附近，pbc=xyz时候会有有分子处于z最大值处与电极之间存在一定相互作用。所以在模拟过程中考虑加过真空层，但是有过多的水分子进入真空层中。于是，上图结果是在使用wall的情况下对盒子的周期性进行限制。

wall = 2、 wall_type= cb cb(cb在top信息中与ca数值一致只是名字不同)，石墨烯层使用freeze进行冻结。力场使用的是GAFF力场，除了水分子使用的是spce.itp，石墨烯层使用的是的原子类型为ca之外，其余的分子、离子的itp信息均通过使用orca计算，然后通过 Multiwfn 和 Sobtop 来获取的。

itp文件如下：

spce.itp (567 Bytes, 下载次数 Times of downloads: 24)

py.itp (7.17 KB, 下载次数 Times of downloads: 30)

Zn.itp (340 Bytes, 下载次数 Times of downloads: 34)

SO4.itp (2.16 KB, 下载次数 Times of downloads: 26)

进行nvt模拟时候mdp文件使用的是：

nvtno.mdp (2.63 KB, 下载次数 Times of downloads: 64)

还请各位老师能够在百忙之中解答我的疑问，提出我在使用gromacs过程中存在的问题，非常感谢！

moritaichi · 发表于 Post on 2023-10-31 10:03:48

我说下我个人的理解，你用gromacs模拟，针对化学反应而言，是模拟到“开始反应前一刻”各个物种分布的一种统计结果的平均，而且石墨实际上是有p电子的，而gmx模拟时C的电荷设置必然为0，这就很难有电场上的作用，指望那点范德华力那肯定是舍本逐末的. 所以依据你的课题项研究的问题，建议换用lammps的reaxff或者cp2k里的gfn1-xtb方法

Wuwei · 发表于 Post on 2023-10-31 14:15:27

本帖最后由 Wuwei 于 2023-10-31 16:33 编辑

moritaichi 发表于 2023-10-31 10:03
我说下我个人的理解，你用gromacs模拟，针对化学反应而言，是模拟到“开始反应前一刻”各个物种分布的一种 ...

感谢您的建议，我现在是刚开始学习使用gromacs，考虑过接下来也学习一下lammps。

目前是恰好找到了几篇有关于电极与电解质界面使用gromacs进行分子动力学模拟的文章，就想做一下初步尝试，练习一下。
在模拟过程中通过尝试在石墨烯的itp文件中的每个C原子给予 -0.02 C 的负电荷，来实现石墨烯与阴阳离子之间的静电作用。模拟体系静电荷不为零，运行过程中忽略了关于净电荷的warning。但是模拟结束后的离子、分子分布情况没有表现出特别明显的变化。

打豆豆的灰鸭 · 发表于 Post on 2024-1-3 20:41:54

本帖最后由打豆豆的灰鸭于 2024-1-3 20:45 编辑

Wuwei 发表于 2023-10-31 14:15
感谢您的建议，我现在是刚开始学习使用gromacs，考虑过接下来也学习一下lammps。

目前是恰好找到了几 .能不能加个正极，来平衡电荷呀

somacule · 发表于 Post on 2024-10-17 08:20:11

Wuwei 发表于 2023-10-31 14:15
感谢您的建议，我现在是刚开始学习使用gromacs，考虑过接下来也学习一下lammps。

目前是恰好找到了几 ...

您好，请问您现在还是使用这样的方法在进行模拟吗？有没有一些更好的解决方案啊

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