碳纳米管储氢的模拟问题

夜夜衣 · 发表于 Post on 2020-6-1 17:49:08

各位老师，我在做一个碳管储氢的课题，体系为1*1*12的CNT（32，0）+1000个H2分子，固定碳管，使用gromacs，opls力场。为了做出储氢的等温（300K）线，我从0.1Mpa开始，通过改变盒子大小来模拟不同的压强，0.1Mpa盒子大小为34*34*34nm3， 0.5MPa盒子大小为20*20*20nm3,使用NVT系综。但是模拟的结果比较奇怪，在0.1Mpa下 CNT内部富集了将近100个分子，15ns模拟之后还在增加（图一）管内能看到明显的氢环，这样的氢环在文献中有报道，但是已经是在比较高的压强下才出现的；而增大压强到0.5Mpa，反而只有不到10个分子（图二），我尝试过文献报道的不同的参数，依然如此。垦请各位老师给我一点建议，看看问题出在哪里，万分感谢。图三图四分别是输出的0.1Mpa和0.5MPa下的potential energy。附件中是各个输入文件，以及构型文件。下面是mdp文件。l另外，为什么我加了energygrps             =  CNT HTR ；energygrp_excl = CNT CNT HTR HTR NVT模拟就会报错而不加就没事呢？
; VARIOUS PREPROCESSING OPTIONS
define                =

; RUN CONTROL PARAMETERS
integrator             = md
tinit                   = 0
dt                      = 0.001
nsteps                = 15000000
init_step             = 0
comm_mode             = Linear
nstcomm                = 5
comm-grps             =

; OUTPUT CONTROL OPTIONS
nstxout                = 0
nstvout                = 0
nstfout                = 0
nstlog                = 1000
nstcalcenergy          = -1
nstenergy             = 1000
nstxtcout             = 1000
xtc-precision          = 1000
xtc-grps                =
energygrps             =

; NEIGHBORSEARCHING PARAMETERS
cutoff-scheme          = Group
nstlist                = 5
ns_type                = grid
pbc                   = xyz
periodic_molecules    = no
;verlet-buffer-drift    = -1
rlist                   = 1.2
rlistlong             = -1
nstcalclr             = -1

; OPTIONS FOR ELECTROSTATICS AND VDW
; Method for doing electrostatics
coulombtype             = cut-off
coulomb-modifier       = None
rcoulomb                = 1.2
rcoulomb-switch       = 1.14
; Method for doing Van der Waals
vdw-type                = Switch
vdw-modifier          = None
rvdw                   = 1.2
rvdw-switch             = 1.1
DispCorr                = no
; Spacing for the PME/PPPM FFT grid
fourierspacing          = 0.12
; FFT grid size, when a value is 0 fourierspacing will be used
fourier_nx             = 0
fourier_ny             = 0
fourier_nz             = 0
; EWALD/PME/PPPM parameters
pme_order             = 4
ewald_rtol             = 1e-05
ewald_geometry          = 3d
epsilon_surface       = 0
optimize_fft          = no

; OPTIONS FOR WEAK COUPLING ALGORITHMS
; Temperature coupling
tcoupl                = V-rescale
nsttcouple             = -1
tc-grps                = CNT  HTR
tau-t                   = 0.1 0.1
ref-t                   =  300 300
; Pressure coupling
Pcoupl                = no
Pcoupltype             = Isotropic
tau-p                   = 2.0
compressibility       = 4.5e-5
ref-p                   = 1.0
; Scaling of reference coordinates, No, All or COM
refcoord_scaling       = com

; GENERATE VELOCITIES FOR STARTUP RUN
gen-vel                = no
gen-temp                = 300
gen-seed                = 173529

; OPTIONS FOR BONDS
constraints             = none
constraint-algorithm    = Lincs
continuation          = no
lincs-order             = 4
; Number of iterations in the final step of LINCS. 1 is fine for
; normal simulations, but use 2 to conserve energy in NVE runs.
; For energy minimization with constraints it should be 4 to 8.
lincs-iter             = 2
lincs-warnangle       = 30

; ENERGY GROUP EXCLUSIONS

; Non-equilibrium MD stuff
acc-grps                =
accelerate             =
freezegrps             =  CNT
freezedim             =  Y  Y  Y
cos-acceleration       =
deform                =

sobereva · 发表于 Post on 2020-6-2 08:33:05

具体那些文件暂时没时间看，至于energygrp_excl用了报错的那个问题，显然不能写HTR HTR，要不然氢分子之间、氢分子内的氢原子间都没有任何相互作用了，不崩溃才怪。能写CNT CNT是因为CNT已经freeze住了，因此不描述CNT的原子间的相互作用也没关系。

夜夜衣 · 发表于 Post on 2020-6-2 11:35:36

sobereva 发表于 2020-6-2 08:33
具体那些文件暂时没时间看，至于energygrp_excl用了报错的那个问题，显然不能写HTR HTR，要不然氢分子之间 ...

谢谢老师，先前我已经读过手册，这个问题已经解决了，

夜夜衣 · 发表于 Post on 2020-6-2 11:47:06

本帖最后由夜夜衣于 2020-6-2 11:50 编辑

sobereva 发表于 2020-6-2 08:33
具体那些文件暂时没时间看，至于energygrp_excl用了报错的那个问题，显然不能写HTR HTR，要不然氢分子之间 ...

老师，您觉得我这个体系，用npt系综，同时加上热浴和压浴如何？加上色散矫正是否更合理一点，谢谢您！若用npt，那compressibility 该如何设置呢？

夜夜衣 · 发表于 Post on 2020-6-2 21:11:32

sobereva 发表于 2020-6-2 08:33
具体那些文件暂时没时间看，至于energygrp_excl用了报错的那个问题，显然不能写HTR HTR，要不然氢分子之间 ...

老师，问题已经解决是色散矫正的问题

sobereva · 发表于 Post on 2020-6-3 20:55:34

夜夜衣发表于 2020-6-2 11:47
老师，您觉得我这个体系，用npt系综，同时加上热浴和压浴如何？加上色散矫正是否更合理一点，谢谢您！若 ...

用压浴肯定不行，到最后盒子会坍塌得非常小
色散校正绝对不能用，因为你的体系是非均匀的，有大量真空区，完全违背了色散校正的假设

夜夜衣 · 发表于 Post on 2020-6-5 11:12:04

sobereva 发表于 2020-6-3 20:55
用压浴肯定不行，到最后盒子会坍塌得非常小
色散校正绝对不能用，因为你的体系是非均匀的，有大量真空区 ...

谢谢老师

夜夜衣 · 发表于 Post on 2020-6-5 11:45:31

本帖最后由夜夜衣于 2020-6-6 00:33 编辑

sobereva 发表于 2020-6-3 20:55
用压浴肯定不行，到最后盒子会坍塌得非常小
色散校正绝对不能用，因为你的体系是非均匀的，有大量真空区 ...

可是老师，如果在较大压强下加不加色散呢？例如5Mpa 10MPa。这样分子就很密集，怎么界定这个事情呢，另外如果模拟氨气这种带氢键的体系，需要加色散矫正吗？

sobereva · 发表于 Post on 2020-6-6 10:46:01

夜夜衣发表于 2020-6-5 11:45
可是老师，如果在较大压强下加不加色散呢？例如5Mpa 10MPa。这样分子就很密集，怎么界定这个事情呢，另外 ...

没必要加色散校正。这只是定量改进色散作用能和色散作用对压力的贡献，但只是定量的，不合适的时候加了这个甚至定性都是错的，审稿人也会批评。
另外，只要范德华作用的cutoff设得稍微大一点，色散校正的影响都会迅速降低。当前你的rvdw=1.2就已经不算小了，被忽视的色散作用对结果的影响微乎其微，绝对不会因此导致动力学行为有什么不合理性。

夜夜衣 · 发表于 Post on 2020-6-6 16:24:12

sobereva 发表于 2020-6-6 10:46
没必要加色散校正。这只是定量改进色散作用能和色散作用对压力的贡献，但只是定量的，不合适的时候加了这 ...

谢谢老师

夜夜衣 · 发表于 Post on 2020-6-9 08:10:11

sobereva 发表于 2020-6-6 10:46
没必要加色散校正。这只是定量改进色散作用能和色散作用对压力的贡献，但只是定量的，不合适的时候加了这 ...

老师，再请教您下，我这个体系设置vdw-type = Cut-off 可以吗。

sobereva · 发表于 Post on 2020-6-9 15:37:20

夜夜衣发表于 2020-6-9 08:10
老师，再请教您下，我这个体系设置vdw-type = Cut-off 可以吗。

可

夜夜衣 · 发表于 Post on 2020-6-9 22:18:51

sobereva 发表于 2020-6-9 15:37
可

谢谢老师

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