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[综合交流] 分子动力学预测相变温度

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发表于 2018-11-7 15:11:39 | 显示全部楼层 |阅读模式
各位老师和同学,大家好。我想使用分子动力学来预测某晶体的相变温度,不知道想法是否可行,请各位指教一下。
我的设想是,在低温和高温下分别模拟得到晶体的平衡构型,再做退火模拟。低温下的平衡构型逐渐升温,高温下的平衡构型逐渐降温,并汇出它们的自由能-温度曲线,两曲线的交点对应温度取为该晶体的相变温度。
请问该设想是否可行?谢谢


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发表于 2018-11-7 15:57:35 | 显示全部楼层
看你做什么体系,无机还是有机晶体,有没有涉及化学键成键断键过程等。 另外冷速/加热速度是否能反映相变,相变时间是否符合分子动力学比较擅长的范围。 取决于是经典力场分子动力学还是ab-initio分子动力学,前者在ns-ms级别,后者在ps级别,最多ns。还有就是是否涉及长程有序(这和你模拟系统的尺寸有关系)等。  

如果所有条件都比较合适,那么可以试试看。 但是在做平衡结构的时候,需要考虑根据系统采取一些列的手段来达到比较好的平衡效果, 例如要结合多次NPT和NVT,或许才能平衡好你的系统。随后再模拟升温或者降温过程。 自由能-温度可以考虑, 还有其他更容易计算的量也可以考虑,例如密度等。

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 楼主| 发表于 2018-11-7 16:30:11 | 显示全部楼层
yjmaxpayne 发表于 2018-11-7 15:57
看你做什么体系,无机还是有机晶体,有没有涉及化学键成键断键过程等。 另外冷速/加热速度是否能反映相变, ...

谢谢你的解答。
是有机晶体。
实验文献中报道使用差示扫描量热法测得了该物质晶体粉末的相变温度,我猜测扫描图的第一个峰对应的应该是固态相变,而在后面持续加热下晶体可能发生了熔化。当温度达到第一个相变温度时,晶体发生固态相变前后的两种结构的自由能应该相等,所以我想尝试上面设想的方法,这种情况应该可行吧?
请问密度应该怎样考虑呢?
还有别的简单可靠地方法计算相变温度么?
谢谢了

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发表于 2018-11-8 06:23:02 | 显示全部楼层
mitsks 发表于 2018-11-7 16:30
谢谢你的解答。
是有机晶体。
实验文献中报道使用差示扫描量热法测得了该物质晶体粉末的相变温度,我猜 ...

有机晶体的话,稍容易一些。然而是否能把相变温度预测准确,主要取决于你的分子力场的准确程度。 另外就是你的模拟策略。 密度的话,需要连续每个计算升温/降温步骤,比如采用10K的区间,则每10K就算一次系统的密度。 然后绘制密度-温度散点图,看看能不能用两个斜率的直线对数据进行拟合。 如果可以,则这两个直线的交汇处则可以认定为相变发生温度。

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发表于 2018-11-8 07:46:44 | 显示全部楼层
楼主是用什么分子动力学程序
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 楼主| 发表于 2018-11-8 09:17:06 | 显示全部楼层
yjmaxpayne 发表于 2018-11-8 06:23
有机晶体的话,稍容易一些。然而是否能把相变温度预测准确,主要取决于你的分子力场的准确程度。 另外就 ...

好的,我尝试一下,非常感谢

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 楼主| 发表于 2018-11-8 09:17:45 | 显示全部楼层
xylz6188 发表于 2018-11-8 07:46
楼主是用什么分子动力学程序

是Gromacs

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发表于 2018-11-8 12:33:57 | 显示全部楼层
晶体的自由能是怎么算的?要考虑非谐效应么?

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发表于 2018-11-8 14:38:26 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2018-11-8 15:04:25 | 显示全部楼层
get-it 发表于 2018-11-8 12:33
晶体的自由能是怎么算的?要考虑非谐效应么?

还没考虑的很好,我想使用热力学积分方法应该可以算吧

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发表于 2018-11-8 20:09:06 | 显示全部楼层
yjmaxpayne 发表于 2018-11-7 15:57
看你做什么体系,无机还是有机晶体,有没有涉及化学键成键断键过程等。 另外冷速/加热速度是否能反映相变, ...

请问老师,与上同样的问题,如果是合金晶体,想用VASP的MD来做,请问采用什么样的思路合适呢?谢谢老师

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发表于 2018-11-9 15:03:12 | 显示全部楼层
haizhiwuyu 发表于 2018-11-8 20:09
请问老师,与上同样的问题,如果是合金晶体,想用VASP的MD来做,请问采用什么样的思路合适呢?谢谢老师

合金。。。ab-initio MD的话,就基本没戏了。考虑换成EAM之类的还有比较大的希望。相比高分子,合金可能得算自由能之类的,但是我本人不太熟悉金属,实在不好意思。

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发表于 4 天前 | 显示全部楼层
yjmaxpayne 发表于 2018-11-9 15:03
合金。。。ab-initio MD的话,就基本没戏了。考虑换成EAM之类的还有比较大的希望。相比高分子,合金可能 ...

谢谢老师回复。
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