现在有没有水合质子的力场？

kjxwl3 · 发表于 Post on 2017-9-23 16:35:14

大家好，
向大家请教一下，现在有没有水合质子的力场？

winterzen · 发表于 Post on 2017-9-23 20:40:42

ReaxFF可以描述水合质子以及水中的质子迁移等现象。
这是刚开发出来的第二代水的ReaxFF力场：J. Phys. Chem. B, 2017, 121 (24), pp 6021–6032 DOI: 10.1021/acs.jpcb.7b02548

fhh2626 · 发表于 Post on 2017-9-24 10:37:21

winterzen 发表于 2017-9-23 20:40
ReaxFF可以描述水合质子以及水中的质子迁移等现象。
这是刚开发出来的第二代水的ReaxFF力场：J. Phys. Che ...

不知道作者是想研究水中质子的转移还是水合质子和别的分子的相互作用，如果是后者的话，基本上所有的经典力场都有参数，前者的话基本上只能用reaxff了（也许还能用eff）

不过个人感觉reaxff有点不靠谱

winterzen · 发表于 Post on 2017-9-24 18:34:25

fhh2626 发表于 2017-9-24 10:37
不知道作者是想研究水中质子的转移还是水合质子和别的分子的相互作用，如果是后者的话，基本上所有的经典 ...

溶液中质子迁移是普遍现象，传统非反应力场难于描述它不代表它对所研究的问题没有影响。由于方法上的制约，现有的大部分溶液的MD模拟可能都未考虑质子迁移，质子迁移对实际研究问题的影响可能并不清楚。如果进行考虑的话没准会发现一些新的以前不清楚的机制。
任何方法都有局限性，ReaxFF相对于传统力场的优势在于它能够考虑到化学反应。当然，在精度上它可能比不了AIMD，但它在效率上的优势使它能处理大尺度的体系。ReaxFF的transferability或许不完美，但针对要研究的体系训练过力场参数后，模拟结果的精确性还是可以接受的。

fhh2626 · 发表于 Post on 2017-9-24 23:03:51

本帖最后由 fhh2626 于 2017-9-24 23:15 编辑

winterzen 发表于 2017-9-24 18:34
溶液中质子迁移是普遍现象，传统非反应力场难于描述它不代表它对所研究的问题没有影响。由于方法上的制约 ...

我个人的经验是，就算专门训练过参数的reaxff的精度也不太能接受（ADF里面有3个包含Li/C/H/O的力场，都宣称是专门为锂电池拟合的，但实际上我的测试结果都非常离谱）。。。而且reaxff的拟合和charmm、amber这种传统力场不太一样。charmm/amber中，同样的元素可以包含很多原子类型，拟合一个新的小分子，只需要选择正确的原子类型，对小分子进行计算就行了，而reaxff里面每一种元素都只有一个原子类型，也就是说拟合一个勉强可用的参数都需要庞大的training set。通常的做法是将感兴趣体系作为training set的一部分，加入到2008 C/H/O力场的training set中做一个reparameterization。但由于2008 C/H/O力场的training set从来没有对外公开过，所以个人基本上就不用想对reaxff进行reparameterization了。（这也是大部分reaxff研究工作都挂了Adri van Duin的名字的原因，估计都需要从他那里先拿到training set才能开始工作）

winterzen · 发表于 Post on 2017-9-24 23:14:49

fhh2626 发表于 2017-9-24 23:03
我个人的经验是，就算专门训练过参数的reaxff的精度也不太能接受。。。

如果方便的话可以给个精度不好的例子吗？使用的哪套参数的ReaxFF，研究的哪种体系，如何判断的精度不好？
以我这的经验，研究的体系如果不是太复杂（一般5种元素以内），对要研究的体系如果重新训练过参数的话，结果定性上与DFT结果一致，定量也不会太差。

fhh2626 · 发表于 Post on 2017-9-24 23:26:17

winterzen 发表于 2017-9-24 23:14
如果方便的话可以给个精度不好的例子吗？使用的哪套参数的ReaxFF，研究的哪种体系，如何判断的精度不好？ ...

可以啊，比如锂电池中最简单的Li-EC的反应（常温常压下放几个金属Li加十几个EC，做AIMD模拟就可以生成碳酸烷基锂或者碳酸锂）
ADF中包含两套参数：
CHOLi.ff：需要额外对原子施加电荷约束，没有实用价值，不考虑
CHOSMoNiLiBFPN.ff：EC常温下分解，无论锂是否存在（论文原作者居然用这套参数研究了在电极上EC催化分解的反应，厉害了）
另外的：
JPCL,2017，8，2812：EC如石墨一般稳定，1200K+金属Li存在也不分解

fhh2626 · 发表于 Post on 2017-9-24 23:34:06

winterzen 发表于 2017-9-24 23:14
如果方便的话可以给个精度不好的例子吗？使用的哪套参数的ReaxFF，研究的哪种体系，如何判断的精度不好？ ...

方便说一下你们是有2008 C/H/O的training set吗？训练参数必须要用到这个吧

winterzen · 发表于 Post on 2017-9-25 00:35:18

fhh2626 发表于 2017-9-24 23:26
可以啊，比如锂电池中最简单的Li-EC的反应（常温常压下放几个金属Li加十几个EC，做AIMD模拟就可以生成碳 ...

我不熟悉Li电池体系，粗略看了一下文章，以下是一点个人的观点：

CHOLi.ff这个力场的原始文献（J. Chem. Theory Comput., 2015, 11 (5), pp 2156–2166）中并没有提到它训练了O的参数，应该只有C、H、Li的参数是可用的。
CHOSMoNiLiBFPN.ff这个的原始文献（J. Electrochem. Soc. 2014, 161, E3009-E3014）中把C/H/O/S的参数、Li的参数、F的参数放到了一起，文章中只提到训练了Li-F的参数，其他元素的交叉项部分可能没训练。但他们说可以模拟Li-S电池体系，我对此也有疑问。
由于ReaxFF力场文件里面包含的元素并不一定都能使用，需要看力场发表文献中是否训练过那种元素以及使用的环境。以上两个力场中O的参数可能都没训练过，模拟EC恐怕不太合适。

JPCL上的那篇论文他们文章中提到对 Si-C, Li-C, O-C, Si-H, Li-H, F-F, C-F, H-F, Li-F, Si-F的参数进行了训练，但这篇文章中没提训练Li-O，到是提了他们基于Phys. Chem. Chem. Phys., 2016,18, 32078-32086这篇进行训练，这篇里面有Li-O的训练，但训练集中可能没有包含足够描述Li-EC反应的数据。不过我看到JPCL文章中也模拟了EC和Li同时存在的体系，你不妨把你测试的情况问一下文章作者，看看是怎么回事。

CHO-2008的训练集可以向Adri要，他很nice，说明目的一般会提供。CHO的参数又刚发布了新版：J. Phys. Chem. A, 2017, 121 (5), pp 1051–1068。另外，训练集也可以自己去建，现在我们做力场基本上是重做训练集，主要因为我们用了其他的泛函，不是原来开发ReaxFF用的B3LYP，为尽量保持参考数据理论水平的一致性，我们重做训练集，当然这样工作量也较大。

ReaxFF力场较为复杂，开发起来要考虑的因素也很多，不能像传统力场那样每种元素区分类型，这主要因为化学反应进行时一个原子不会永远都保持那一种类型，反应过程中它可能改变类型，所以要用一套参数描述一种元素在所有类型环境中的情况。

以上是个人观点，仅供参考。

fhh2626 · 发表于 Post on 2017-9-25 09:58:39

winterzen 发表于 2017-9-25 00:35
我不熟悉Li电池体系，粗略看了一下文章，以下是一点个人的观点：

CHOLi.ff这个力场的原始文献（J. Che ...

非常感谢

，我发邮件找van Duin要训练集试试，之前我在他们的官网上提交过申请，但是没有回应

CHOLi.ff的原始文献是JPCA,2012,116,2978，是专门针对Li-EC拟合的，结果也还行，但是使用过程要约束Li和EC的电荷，实用价值有限
JCTC那篇应该是Li-石墨的体系

我刚才CHARMM/AMBER转移到Reaxff方向，有空多讨论

winterzen · 发表于 Post on 2017-9-25 14:00:10

fhh2626 发表于 2017-9-25 09:58
非常感谢，我发邮件找van Duin要训练集试试，之前我在他们的官网上提交过申请，但是没有回应
...

不客气，以后多多交流！

PS：咱这楼歪的有点厉害啊

fhh2626 · 发表于 Post on 2017-9-28 12:38:49

winterzen 发表于 2017-9-25 14:00
不客气，以后多多交流！

PS：咱这楼歪的有点厉害啊

找Prof. van Duin的学生要了CHO-2016训练集，感觉更不靠谱了。。。

结果居然是通过赋予CO键断裂过程一个巨大的权重值拟合出来的，这也太坑了吧

winterzen · 发表于 Post on 2017-9-28 12:53:32

fhh2626 发表于 2017-9-28 12:38
找Prof. van Duin的学生要了CHO-2016训练集，感觉更不靠谱了。。。

结果居然是通过赋予CO键断裂过程一 ...

ReaxFF训练时误差公式的权重一般在分母上，数值越大代表那个参考点越不重要，一般键断裂势能曲线在平衡键长附近的参考点权重数值设的小一些，远离平衡键长时权重数值大一些。

ReaxFF训练时并不一定能保证所有势能曲线都拟合良好，有时需要牺牲掉一些研究者认为不重要的。具体要问作者才能知道为什么他们把CO的权重设成那样。

fhh2626 · 发表于 Post on 2017-9-28 13:19:13

本帖最后由 fhh2626 于 2017-9-28 13:27 编辑

winterzen 发表于 2017-9-28 12:53
ReaxFF训练时误差公式的权重一般在分母上，数值越大代表那个参考点越不重要，一般键断裂势能曲线在平衡键 ...

Geo文件的Weight在是分母？不是吧。。应该就是正常的意思啊

CO权重巨大的原因是CHO-2016的原文突出了他们训练的参数可以用于研究CO2和CO反应的动力学，但是这样设置这里力场也就没啥普适性了

不过感觉通过调节权重重新拟合应该会得到一个比较好的结果

winterzen · 发表于 Post on 2017-9-28 13:37:40

fhh2626 发表于 2017-9-28 13:19
Geo文件的Weight在是分母？不是吧。。应该就是正常的意思啊

CO权重巨大的原因是CHO-2016的原文突出了 ...

我不记得geo文件里面有weight数值，weight一般写在trainset.in里面，误差公式一般为：

σ是权重，ReaxFF力场开发大部分论文都用的这种误差公式

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[综合交流] 现在有没有水合质子的力场？

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