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[综合交流] Ab initio steered molecular dynamics,是否有免费开源的替代软件可用

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发表于 2019-9-21 11:04:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
大家好,请问有人用过Ab initio steered molecular dynamics (AISMD)这个方法吗?想要通过这个这个方法计算外力条件下化学键的断裂过程及其势能面,我查到目前有两款软件支持,Terachem和Molpro,请问有人有相关经验吗?是否有免费开源的替代软件可用?
谢谢大家!


PS: 外力是一对大小相同方向相反的作用力,施加在化合物两端的两个原子上,以此观察键的断裂或者构象翻转的过程,相关文件DOI:10.1021/jacs.8b13310

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发表于 2019-9-21 17:09:21 | 显示全部楼层
用ASE外挂其它程序如Gaussian、ORCA、xtb跑MD就能实现
这页说了怎么顺着原子连线加外力
https://wiki.fysik.dtu.dk/ase/as ... externalforce-class

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 楼主| 发表于 2019-9-22 02:46:58 | 显示全部楼层
谢谢社长,如果用ASE的话:
1. MD过程是如何实现的,用AISMD的文献里没有提到过任何力场的概念,这个MD跟我们平时说的Gromacs或者Lammps的MD不是一个概念吗?
2. ASE设置的作用力会有效地应用在Gaussian程序里吗?
3. 假如在Gaussian里做柔性扫描或者算BDE是否适合计算键的断裂过程(我想研究的是不同取代基条件下聚合物的降解过程)?

此外,我不是很理解这种QM+MD的过程是如何实现的,MD不断地生成片段(构象/frame),QM基于这些片段做几何优化吗?

非常感谢!

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发表于 2019-9-22 07:21:04 | 显示全部楼层
紫丹渡津 发表于 2019-9-22 02:46
谢谢社长,如果用ASE的话:
1. MD过程是如何实现的,用AISMD的文献里没有提到过任何力场的概念,这个MD跟 ...

1 AISMD就是AIMD里加上外力而已。Gromacs、Lammps都是做经典力场的动力学的,AIMD是基于量化方法做动力学

2 问题莫名其妙。做MD的driver是ASE,加外力是对于ASE而言的,而Gaussian仅仅提供能量及其导数而已。

3 BDE显然不是体现断裂过程。柔性扫描可以考察断裂过程有代表性的结构的能量。

简单粗暴、不严谨地说,把常规基于力场的MD的势函数改成量子化学方法来算就是AIMD(即你所谓的QM+MD)
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 楼主| 发表于 2019-9-22 07:34:02 | 显示全部楼层
本帖最后由 紫丹渡津 于 2019-9-22 07:43 编辑

所以如您所说,我感觉直接用ASE加外力配合CP2K就可以实现了吧(虽然没用过CP2K)?查了下CP2K的功能,貌似用ASE加上外力就能实现您说的第一条。
CP2K is a program to perform simulations of solid state, liquid, molecular and biological systems. It is especially aimed at massively parallel and linear scaling electronic structure methods and state-of-the-art ab-initio molecular dynamics (AIMD) simulations.

此外您提到的ORCA和xtb不在ASE.calculators的支持列表里,而Gaussian貌似不支持AIMD (除非ADMP就是AIMD,抱歉,我对这些了解不多)。
https://wiki.fysik.dtu.dk/ase/ase/calculators/calculators.html#module-ase.calculators




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发表于 2019-9-22 08:49:50 | 显示全部楼层
1 没试过,应该可以

2 xtb官方直接就给了ASE的API,看xtb的在线手册。ORCA-ASE的界面看https://sites.google.com/site/orcainputlibrary/qm-mm/orca-ase
Gaussian本身就有AIMD的功能,支持ADMP和BOMD
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 楼主| 发表于 2019-9-22 09:49:58 | 显示全部楼层
非常感谢您的建议,大概有思路了。

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发表于 2019-9-23 00:12:47 | 显示全部楼层
如果仅仅是关注enhanced sampling的话,CP2K可以做thermodynamic integration得到PMF,不需要其他的软件。这方面的文献也容易找到。

力条件下化学键的断裂过程我不大了解,如果计算的目的是为了与已有的实验结果对照,那么单单CP2K肯定做不了,还需要其他的软件配合,比如plumed。

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 楼主| 发表于 2019-9-23 02:33:12 | 显示全部楼层
Daniel_Arndt 发表于 2019-9-23 00:12
如果仅仅是关注enhanced sampling的话,CP2K可以做thermodynamic integration得到PMF,不需要其他的软件。 ...

谢谢您的建议,是的,我昨天也看到有文献用CP2K配合Plumed做AISMD,我觉得本质上跟CP2K+ASE是一样的。

如果接下去我确定要做这个项目的话,会优先考虑使用CP2K+Plumed的策略,因为之前有用过Plumed做metadynamics,可能会稍微熟悉一点软件的使用。

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发表于 2019-9-23 17:51:12 | 显示全部楼层
Daniel_Arndt 发表于 2019-9-23 00:12
如果仅仅是关注enhanced sampling的话,CP2K可以做thermodynamic integration得到PMF,不需要其他的软件。 ...

CP2K的SMD部分就是残废 索性直接砍掉内置plumed多好
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