求助：气液界面模拟，有关出现过多LINCS WARNING报错问题的请教

Yaqi · 发表于 Post on 2022-6-27 11:18:00

本帖最后由 Yaqi 于 2022-6-27 11:29 编辑

模拟体系：如下图分子在水中的扩散和气液界面分布的模拟
分子1：

分子2：

分子1为中性分子，分子2左右两端各带一个负电荷，总净电荷为-2。

分子的itp文件通过acpype产生，并将原子电荷替换成b3lyp/def2TZVP级别、SMD水环境下优化结构的RESP电荷（Multiwfn计算）

建模过程命令如下：
gmx insert-molecules -box 4 4 4 -ci mol1.pdb -o tmp.gro -nmol 9
gmx editconf -f tmp.gro -o tmp.gro -box 6 6 6 #扩大盒子，使分子位于盒子中间区域
gmx solvate -cp tmp.gro -o mol1-water.gro
gmx editconf -f mol1-water.gro -o mol1-water-gas.gro -box 6 6 16 #构建真空区

分子2体系会额外用genion命令，加入正离子，使整个体系呈电中性。

得到模型截图示意：

模拟两种分子从水相扩散到气液界面的速度差异并在气液界面分布的过程。
mdp文件如下。

em.mdp (383 Bytes, 下载次数 Times of downloads: 21)

eq.mdp (674 Bytes, 下载次数 Times of downloads: 22)

prod.mdp (587 Bytes, 下载次数 Times of downloads: 22)

问题：
1. 能否用不同时刻扩散到气液界面分子数目的差异，比较分子运动到气液界面的快慢？
2. 对于分子2体系，能量极小化后，能够顺利进行平衡相和产生相模拟，但是分子1体系，能量极小化后，平衡相与产生相模拟过程中一直出现LINCS WARNING，问题是在COOH中的O-H键。报错后，使用-cpi选项续算可以继续，但是又会在随机步骤重复出现上述错误，请教这个问题出现的原因，怎样调整可以避免？
3. 如果要考察分子在界面处的构象结构，这种从水相扩散到气液界面处的结构是否具有代表性？还是需要将分子直接以不同朝向放在气液界面处，之后进行动力学？
报错信息：

谢谢各位老师的解答。

Frozen-Penguin · 发表于 Post on 2022-6-27 21:32:37

分子1中，羧基是会电离的，氢原子会带比较多的正电荷，而附近的氧原子带较多的负电荷，而且键角和二面角的参数有利于这两个原子靠近，一旦这两个原子撞在一起体系就会崩溃。

Yaqi · 发表于 Post on 2022-6-27 21:54:48

Frozen-Penguin 发表于 2022-6-27 21:32
分子1中，羧基是会电离的，氢原子会带比较多的正电荷，而附近的氧原子带较多的负电荷，而且键角和二面角的 ...

谢谢解答。请问有什么设置的方法，可以合理地避免这种碰撞吗？我现在就是崩溃后续算，崩溃了再续算，这样子

sobereva · 发表于 Post on 2022-6-27 21:59:08

1 可以
但最好把水层z方向厚度再加大至少一倍。当前偏小，运动特征的差异展现不充分

2 考虑是不是类似于http://sobereva.com/soft/Sobtop#FAQ8里提到的下面的问题

比如曾经我用某个程序产生带磺酸基的分子的拓扑文件，看似拓扑文件没任何毛病，但跑起来就是会崩。后来一帧帧地观看模拟开始后的结构变化，发现是磺酸基上的氢在一瞬间跑到距离氧很近的地方去了。分析发现是由于这个基团上的氢带的电荷很正，氧的电荷很负，它们彼此间有1-4静电作用项因此有很强的静电吸引，再加上氢的质量很小、很容易运动，导致了上述看到的问题。像这种情况，可以把1-4作用项去了（从[ pairs ]中删除对应的），也可以把氢改成质量更大的重氢（在[ atoms ]里改原子质量）减缓其运动，或者用很小的模拟步长

3 时间跑长了都一样

Yaqi · 发表于 Post on 2022-6-28 09:31:28

sobereva 发表于 2022-6-27 21:59
1 可以
但最好把水层z方向厚度再加大至少一倍。当前偏小，运动特征的差异展现不充分

谢谢老师解答，明白了。

Yaqi · 发表于 Post on 2022-7-18 22:19:47

按照卢老师的建议，重新建立了在z方向上尺度更大的模型，并且计算了更长时间的动力学（100 ns）。的确，在动力学的过程中，分子会逐步向汽液界面扩散，如下图。

（1）请问，如果想考察这个动力学过程在界面表面张力的变化，是否可以用以下的方式？

用gmx energy -f prod.edr 提取Press-XX，Press-YY，Press-ZZ三个量随时间的变化，如下图：

然后按照如下公式计算表面张力随时间的变化

结果如下图：

（2）请问表面张力的计算是不是取时间平均才有意义？上述计算随时间的变化，是否存在物理意义？

（3）这个分子类似于表面活性剂的作用，逐步扩散到界面，预测应该能观测到表面张力随MD模拟进行而逐渐下降，但是现在图中不能显示出这样的性质，是为什么？

（4）如果以上方式不正确，需要怎么处理，可以比较好的考察这个动力学过程中，界面张力的变化？

（5）若有n个相同的界面，则每个对应的表面张力应除以n，当前体系有两个界面，所以除以2，对于这个体系，这样子处理合适吗？除以2是认为分子跑到上下两个界面的概率其实是等同的，这样吗？

谢谢老师。

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