求助：CP2K中metadynamics计算一个溶液体系条件下的类MOFs成核的过程的时间问题

Yiliuvito · 发表于 Post on 2026-2-5 12:55:14

各位老师好，我现在使用CP2K计算一个溶液体系条件下的类MOFs成核的过程，使用Packmol建模型，我首先跑了AIMD，但是发现去质子化的配体只能有一个和Co配位，因此为了能够采样到成核的过程，我在原本AIMD的基础上用了metadynamics设置了coordinatation关键词跑Meta dynamics尝试捕捉成核过程，我在96核的服务器上进行计算，具体的inp文件已经上传。我的问题是：

1.在250fs处Co离子也没有什么变化（位置上），是因为我模拟的时间太短了么？为了能够使体系电荷平衡，我用了Na离子做平衡，请问这个是不是必要的？
2.我现在的计算速度大概在50s一步，这个计算速度可以接受么？我第一次跑这个，时间观念不是很足。请问还能否有更快的加速方法？
3.我把已收集到的数据也一并放出：

MetaDyna.inp (24.88 KB, 下载次数 Times of downloads: 3)
谢谢各位老师的指导！

Uus/pMeC6H4-/キ · 发表于 Post on 2026-2-5 14:00:57

MOF成核这样复杂的rare event能在298K的温度下AIMD模拟的几十皮秒、几百埃内发生吗？如果实验上的反应速率根本没这么快，必须得用时空尺度更大的方法跑模拟才能观察到现象，比如用DFT计算的数据训练个机器学习势，再跑GPU加速的MD。确定真得做metadynamics等增强采样的模拟的话，请用plumed等专业的程序。

用抗衡离子保持溶液呈电中性当然更符合现实情况，但这个体系里似乎没看到钴盐原来的阴离子（而且还必须注意过渡金属配体，水溶液里不可能存在单独的离子，反应应该按配体交换来考虑）。

Yiliuvito · 发表于 Post on 2026-2-5 14:18:12

Uus/pMeC6H4-/キ发表于 2026-2-5 14:00
MOF成核这样复杂的rare event能在298K的温度下AIMD模拟的几十皮秒、几百埃内发生吗？如果实验上的反应速率 ...

谢谢老师的回复，现在的思路和您说的一样，我也是想用机器学习训练势场出看看结果如何，您提到了plumed的程序，我这就去认真学习下，十分感谢（因为我看CP2K自带Metadynamics就想着先用着看看）！您提到的Co盐的原来的阴离子应该是用硝酸根来体现，我为了能够成核更明显就先没考虑，但是在您的回答中看来和Co盐匹配的阴离子也是必要的，我再认真修改下，还想请问老师在这样类似的条件下进行MetaDynamics的计算时间多少？十分感谢

Uus/pMeC6H4-/キ · 发表于 Post on 2026-2-5 14:58:10

Yiliuvito 发表于 2026-2-5 14:18
谢谢老师的回复，现在的思路和您说的一样，我也是想用机器学习训练势场出看看结果如何，您提到了plumed的 ...

已经知道这些问题的话应该在一楼就讲清楚。硝酸钴完全溶于水溶液来参与反应时，用packmol构建的初始结构应该填六水合钴离子而不是单独的钴原子；至于硝酸根，估计容易被水取代掉从而不再配位钴离子，但是可能会影响紧密离子对/溶剂分离离子对之类的溶剂结构、也改变溶液的离子强度，要不要严谨考虑这么多问题而加入模拟体系不好说。

我不知道“MetaDynamics的计算时间”是指的什么，CP2K跑AIMD时用它和GPU加速跑机器学习势MD时用它显然不一样，计算资源配置也会影响耗时，而且什么样算观察到现象/采样充分也得跑了具体体系来看才知道。一般我就是用CP2K做普通的DFT计算获得构型能量受力数据作为机器学习的训练集，所以我也找不到什么理由用CP2K原生的metadynamics功能。

ljh123 · 发表于 Post on 2026-2-5 15:48:43

首先250fs绝对不够，AIMD的元动力学起码几十ps。其次水分子数量是不是太少了，看起来密度远远不对啊。最后考虑调整CV，其实其他没问题的话，这个是影响最大的，需要慢慢调试。

Yiliuvito · 发表于 Post on 2026-2-5 15:49:18

Uus/pMeC6H4-/キ发表于 2026-2-5 14:58
已经知道这些问题的话应该在一楼就讲清楚。硝酸钴完全溶于水溶液来参与反应时，用packmol构建的初始结构 ...

谢谢老师，我再仔细学习

Yiliuvito · 发表于 Post on 2026-2-5 15:53:44

ljh123 发表于 2026-2-5 15:48
首先250fs绝对不够，AIMD的元动力学起码几十ps。其次水分子数量是不是太少了，看起来密度远远不对啊。最后 ...

谢谢您的指导，我这个250fs是跑的过程中提取出来的，实际跑的这次任务时间也是只有20ps，但是这个的计算速度比我想的要慢——您提到的水分子数量是我考虑到实际计算速度之后做的一部分取舍，因为我觉得NPT过程应该会把盒子的大小逐渐改变到合适的体积，所以没有填充完全严格意义的水分子个数，另外我也在想另一位老师说的用PLUMED而不是原生的metadyn，请问这两个有区别么？感谢您的帮助，我先继续计算然后学习下plumed再调整cv，十分感激！

ljh123 · 发表于 Post on 2026-2-5 16:00:37

Yiliuvito 发表于 2026-2-5 15:53
谢谢您的指导，我这个250fs是跑的过程中提取出来的，实际跑的这次任务时间也是只有20ps，但是这个的计算 ...

你先把体系跑平衡了再做元动力学。水分子相比溶质过少的话不见合适，恐怕连基本的溶剂环境都体现不了。plumed功能会更多更完善些，而且教程也丰富，最好是用plumed。最好是先多看看类似的高水平论文，看看他们的CV怎么设置的，找对了CV后再去调试。plumed的话用OPES可能收敛会更快点

Yiliuvito · 发表于 Post on 2026-2-5 16:04:29

ljh123 发表于 2026-2-5 16:00
你先把体系跑平衡了再做元动力学。水分子相比溶质过少的话不见合适，恐怕连基本的溶剂环境都体现不了。pl ...

收到，谢谢您的帮助

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