travis + vmd 绘制空间分布函数(Spatial Distribution Function, SDF)流程攻略

ggdh

1. 前言
空间分布函数(SDF)是以cube等值面的方式在某个分子周围直观的展示其他原子（比如溶剂，金属的配体）分布的方法。根据对论坛的搜索，目前有几套方案：
1. 使用gmx spatial
2. 使用vmd的volmap插件
3. 使用gOpenMol软件
4. http://sobereva.com/14
5. http://sobereva.com/38
6. 使用travis (本贴介绍)
其中travis的好处是可以对体系中多个分子进行sdf分析，这涉及到把每个分子分别移动到原点并对齐到特定角度后计算sdf，然后把这些sdf平均后产生最终格点文件。
他的另外一个特点是不需要top文件，直接从轨迹的原子坐标中判断连接关系。对于没有拓扑文件的轨迹比如cp2k就比较友好，对应的缺点就是有时候连接关系判断错误，需要手动修改。

2. 流程
1. 下载安装，去官网下载源代码
http://www.travis-analyzer.de
解压后直接make，他没有什么依赖，编译起来很简单，得到travis文件，该文件可以拷贝某个PATH目录下运行。
这里不提供window版的介绍，主要是SDF分析起来比较耗时，推荐在服务器上进行。

2. 计算产生轨迹，并转化为PDB或者xyz轨迹文件, 其他支持的格式有lmp，XDATCAR，gro，dcd，mdcrd

3.载入轨迹

1. travis -p abc.pdb

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4. 此时进入交互模式，有点像Multiwfn，根据屏幕上的选项提示进行

5. 开始客套寒暄几轮之后，它会判断体系中一共有多少分子，以及每个分子的连接关系。然后他会问你是否创建图片

1. Create images of the structural formulas (y/n)? [no]

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这时候要选yes，然后观看他产生的图片，判断这些分子是否连接正确。
如果不正确，在下一个问题问你是否接受他判断的分子的地方选n

1. Accept these molecules (y) or change something (n)? [yes]

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然后根据提示和上面的图片中的原子编号，断开或者连接特定的键。或者把某个原子的半径调大/小。直到分子的种类和数量达标为止。

6. 他问你算什么，这里输入sdf

1. Which functions to compute (comma separated)? sdf

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7. 根据提示选择中心分子

1. Which of the molecules should be the reference molecule (C2F6NO4S2=1, C3FH3O3=2, H2O=3, Li=4) 3?

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8. 输入三个原子的名称确定中心分子的取向，如果不知道原子名称是什么，请打开第5步产生的图片

1. Please enter three comma-separated reference atoms (e.g. "C1,H2,O1"): O1,H1,H2

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9. 选择要用来产生RDF的围绕中心分子的其他原子或者分子

1. Which molecule should be observed (C2F6NO4S2=1, C3FH3O3=2, H2O=3, Li=4)? 4

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10. 选择半径，一般不用选太大，距离远了分布就很步集中，做出来的图就一片噪音，个人认为一般5-6Angstrom就行

1. Please enter maximal observation radius of this SDF (in pm): [900.0] 600

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11. 设格点分辨率，设的越大，平滑的上限越高，但是计算量和硬盘占用也会陡增，根据实际体系大小设自行摸索

1. Please enter binning resolution of this SDF per dimension: [100] 200

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12. 可以对该分布做限定，比如特定角度或者距离内才纳入统计

1. Add a condition to this observation (y/n)? [no]

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13. 重复9-12步，对多种可能围绕主体分子的原子做统计

14. 选择结束后，他会问你要采用多大的平衡程度。这里不同的平滑程度直接决定了最后的出图质量。所以这个参数很重要，

1. Up to which degree should the SDFs be smoothened (0=not at all)? [2] 9

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这里图的质量跟三个因素有关，1. 统计的帧数，2. 这里的平滑级别，3. 原子之间作用力的强弱，作用弱的情况，原子到处跑，很难表现出有特征的分布。
我这里推荐9，因为他在产生9级平滑之前，会产生1-8级平滑，所以可以自由选择。这一步会比较耗时，需要耐心等待

15. 当前目录下会产生s1-s9不同平滑程度的cube文件，以及一个ref开头的xyz文件，比如我这里的ref_h2o_o1_h1_h2.xyz。把这个xyz文件和同一平滑度的一组cube拖入vmd中作图。

16. vmd作图，论坛上已经有很多使用vmd渲染cube的教程了。这里就不单独介绍方法了。
17. 如果你恰好装了vcube，可以把下面的脚本改一下用：

1. vmol ref*.xyz
   
2. vcube *s9.cube
   
3. vapply delrep2
   
4. mol modstyle 1 1 Isosurface 9.000000 0 0 0 1 1
   
5. mol modcolor 1 2 ColorID 35
   
6. mol modstyle 1 2 Isosurface 9.000000 0 0 0 1 1
   
7. mol modcolor 1 3 ColorID 39
   
8. mol modstyle 1 3 Isosurface 9.000000 0 0 0 1 1
   
9. mol modcolor 1 4 ColorID 3
   
10. mol modstyle 1 4 Isosurface 9.000000 0 0 0 1 1<
    
11. mol modcolor 1 5 ColorID 40
    
12. mol modstyle 1 5 Isosurface 9.000000 0 0 0 1 1

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附图
下图是1000帧的轨迹不同平滑级别后的出图效果，供参考，注意这里平衡级别越低，iso就需要设高，以保证噪音点减小。
但是后面可以看到平滑太低的情况下，以及距离中心原子远的地方，就算是调iso，也很难做到平滑好看图形。

nianbin

牛

nianbin

请问vcube如何使用呀

angervlf

下图是1000帧的轨迹不同平滑级别后的出图效果，供参考，注意这里平衡级别越低，iso就需要设高，以保证噪音点减小。
请问这里的平衡级别指的是什么意思啊？

ggdh

angervlf 发表于 2023-7-6 03:30
下图是1000帧的轨迹不同平滑级别后的出图效果，供参考，注意这里平衡级别越低，iso就需要设高，以保证噪音 ...

说错了 是平滑级别

fluid

你好呀，方便讲一下window的使用方法吗，分析rdf

1367

您好，想问一下第8步. 输入三个原子的名称确定中心分子的取向，如果不知道原子名称是什么，请打开第5步产生的图片。这个选取的三个原子有什么原则嘛？比如需要是主链上面连续的三个原子？还是说开头末尾和中间各取一个？因为我发现取的原子不同对于SDF呈现的效果也是不一样的，所以希望您可以解答一下，多谢!