求助：如何模拟分子晶体的融化态

小萌薇

目的是想模拟一个晶体融化的过程，初始构建了一个晶体超胞，先跑了能量最小化和273K下的nvt1000ps，随后跑了一个退火（heat.mdp），用10ns从273线性升温473K，再用10ns维持在473K。实际上453K为晶体的熔点。为何动力学跑完之后晶体里的分子没有完全变成无序，还保持初始的排列，只是分子稍微有些摆动？刚开始以为是温度不够，直接跑了一个800K温度下的恒温的NPT，不是退火，晶体依然没有跑散，分子没有完全无序，暂时想不到还有什么方法来解决。还请各位老师能指点迷津。

sobereva

温度设更高再试，诸如1200 K

力场总会有偏差，实验中453K为熔点未必在473K下模拟也对应熔化状态。

get-it

一是力场不一定准确，二是模拟熔化过程会有finite size effect,出现过热熔化或过冷结晶的现象。
可以尝试：继续升温；增大超胞；产生无序结构进行模拟

小萌薇

get-it 发表于 2021-7-13 20:50
一是力场不一定准确，二是模拟熔化过程会有finite size effect,出现过热熔化或过冷结晶的现象。
可以尝试 ...

谢谢您的回复。我用的是GAFF力场并用RESP电荷作了替换，几何优化前后的超胞的abc值相差不大（a:4.054/4.054;b:3.356/3.337;c:3.546/3.443）。力场应该还算是合适。就您给的建议我还有以下问题。
1.对于升温，我尝试升温到了800K，结构依然没有跑散，温度进一步升高对应的实际情况就已经分解了，再升高温度是否就不合适了？
2.finite size effect现象具体怎么判断，是可以通过增大超胞来解决的吗？
3.如果我的初始结构直接是packmol产生的无序结构，经历线性升温后会和以晶胞为初始结构经历相同的升温得到的结构一样吗？

get-it

小萌薇 发表于 2021-7-13 21:43
谢谢您的回复。我用的是GAFF力场并用RESP电荷作了替换，几何优化前后的超胞的abc值相差不大（a:4.054/4.0 ...

对于熔化过程的模拟一直是个大问题。因为临界点处关联长度趋于无穷，所以不可能单纯通过MD跑出熔化现象。目前计算单质的熔点都还存在很多问题。
1. 我不做有机体系，所以不太清楚。
2.增大超胞可以降低熔点，但是还远不能消除finiite size effect.
3.有些体系存在多种液相，存在液-液相变，这是比较前沿的问题。你的体系只有跑了才知道。

get-it

https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.80.094102
补充一篇参考文献，用不同方法计算铝的熔点。直接升温会显著高估熔点，并且这篇文章算的是最简单的fcc Al，如果是分子晶体，分子间的作用可能会让直接升温法进一步高估熔点。

小萌薇

sobereva 发表于 2021-7-13 16:19
温度设更高再试，诸如1200 K

力场总会有偏差，实验中453K为熔点未必在473K下模拟也对应熔化状态。

卢老师，1200k对应的实际情况是分子晶体已经完全分解，晶体的实际分解温度是523K。设定这么高的温度是不是会招来审稿人的质疑？

小萌薇

get-it 发表于 2021-7-13 23:07
https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.80.094102
补充一篇参考文献，用不同方法计算铝 ...

好的，非常感谢您的详细解答，之前没有注意过模拟融化过程会存在这么多的问题。我会先尝试用无定形盒子的方法来跑。

sobereva

小萌薇 发表于 2021-7-14 19:15
卢老师，1200k对应的实际情况是分子晶体已经完全分解，晶体的实际分解温度是523K。设定这么高的温度是不 ...

不需要管实际中是否分解了，本来当前模拟特别高温也不是要模拟实验中对应温度下的情况，只是为了给体系中的粒子足够大的动能使得晶格被破坏，避免维持住过热晶体的情况

小萌薇

sobereva 发表于 2021-7-14 22:43
不需要管实际中是否分解了，本来当前模拟特别高温也不是要模拟实验中对应温度下的情况，只是为了给体系中 ...

好的，谢谢卢老师。我以1200k的我的温度再跑一次试试。