sobtop+GROMACS模拟MOF、COF体系时可以用的快速计算原子电荷的方法：PACMAN

sobereva

sobtop（http://sobereva.com/soft/Sobtop）创建MOF和COF体系的GROMACS拓扑文件用的原子电荷我最推荐CP2K算的REPEAT电荷，但需要研究者会CP2K基本使用、安装CP2K。今天刚看到JCTC上有一篇新文章https://doi.org/10.1021/acs.jctc.4c00434，介绍了称为PACMAN的基于机器学习快速预测MOF和COF体系的原子电荷的方法，其中提供了在线预测程序，只要提供cif文件，就可以快速预测REPEAT、AIM、CM5等原子电荷。文中测试表现得不错，绝大多数预测的原子电荷和严格方式计算的相应类型的原子电荷的误差都在零点零几的程度。因此，不会用CP2K者也可以靠这个计算sobtop+GROMACS模拟MOF和COF的原子电荷了（但有条件的话还是争取以严格方式计算，免得这个预测方法在个别体系上得到误差较大的结果）。

网站是https://pacman-charge-mtap.streamlit.app/。上传cif即可在半分钟内得到含有原子电荷的cif文件。比如我上传了 MOF5.cif (34 KB, 下载次数 Times of downloads: 39)

2024-6-6 22:57 上传 Uploaded

点击下载
Click to download

，选择重现REPEAT电荷，花了十几秒就返回了结果 MOF-5_pacman.cif (26.53 KB, 下载次数 Times of downloads: 29)

2024-6-6 22:58 上传 Uploaded

点击下载
Click to download

。这个文件里面可以看到这样的部分

1. loop_
   
2.   _atom_site_type_symbol
   
3.   _atom_site_label
   
4.   _atom_site_symmetry_multiplicity
   
5.   _atom_site_fract_x
   
6.   _atom_site_fract_y
   
7.   _atom_site_fract_z
   
8.   _atom_site_occupancy
   
9.   _atom_site_charge
   
10. Zn  Zn1       1.0  0.29337  0.29337  0.20663  1.0000 1.210338
    
11. Zn  Zn2       1.0  0.70663  0.70663  0.79337  1.0000 1.210338
    
12. Zn  Zn3       1.0  0.70663  0.70663  0.20663  1.0000 1.201583
    
13. Zn  Zn4       1.0  0.29337  0.29337  0.79337  1.0000 1.217656
    
14. Zn  Zn5       1.0  0.70663  0.29337  0.79337  1.0000 1.210338
    
15. Zn  Zn6       1.0  0.29337  0.70663  0.20663  1.0000 1.210338

复制代码

上面最后一列就是PACMAN预测的原子电荷。可以手动删除多余的列，整理成chg格式，即下面这样的文件。
MOF-5_pacman.chg (15.93 KB, 下载次数 Times of downloads: 103)

2024-6-6 23:01 上传 Uploaded

点击下载
Click to download

然后sobtop创建MOF或COF拓扑文件的时候，要求sobtop从这个chg文件里读取原子电荷即可。注意cif文件里的是分数坐标因此这个chg文件里的也是，所以sobtop目录下的sobtop.ini里的ichggeom应该设为0，从而要求sobtop读取chg文件的时候不把chg文件里的坐标替换当前坐标。


这个方法很新，我也尚没时间仔细研究PACMAN的原文，大家觉得结果靠谱就用，若某些情况得到的结果明显违背化学直觉就算了。