粘土矿物纳米空隙中电渗流速度计算与文献有较大差异的疑惑

HeBingkun-JNU · 发表于 Post on 2025-11-11 10:30:11

本帖最后由 HeBingkun-JNU 于 2025-11-11 10:30 编辑

尝试复现Molecular dynamics study on the zeta potential and shear plane of montmorillonite in NaCl solutions中通过施加电场，用水分子流速推导泽塔电位的步骤。文章建模如下

主要的实验结果为上图中红色实线（与白色方块点）的水分子流速结果（在体相区域稳定在55m/s）。
文章采用的软件为lammps。但是本人可能会以这篇文章为基础，还需要考虑一些其他因素，暂定的是gromacs。
在尝试复现论文的时候，确保了电场强度、浓度、矿物晶体电荷密度、clayff力场等参数的一致性，但是gromacs无法完美复现文中的只在yz方向的温度耦合与仅部分原子施加电场。
分析方式为通过python脚本使用MDanalysis，将矿物晶体之间的区域划分为200个bin，遍历trr文件，记录每个bin的水分子速度及其他参数。
目前的主要结果为：

NA、Cl离子的密度分布于文章保持了高度的一致，

水分子密度分布（图2的灰色实线）也保持了一致。但是水分子速度具有很大的差异，

我的复现结果为（水分子为蓝色点与实线），同样离子密度下，比文献结果高出100%，导致后续计算电位数据不可用。
目前有如下怀疑：
1.温度耦合：nemd的mdp设置中tc-grps= MMTC_MMTN（矿物晶体）和 Water_and_ions两组，tau_t设置为 1.0 -1，ref_t 为 300 300（不对水和离子控温，但也试验了tau_t改为1和1，动能被拿走确实速度有一定程度下降，约20%）
2.离子参数、蒙脱石参数：文章给出了蒙脱石结构，并采用clayff力场，检查了文献引用的clayff文献，给出的lj参数和我的一致。但不知道文章是否用了自己一套离子的参数。
3.软件差异，文献采用lammps，gromacs没法在部分功能上保持一致。

不知道各位高手有没有在复现文章中遇到相似的问题，特别是电渗流方面，还希望探讨，sob老师可以解答。下面附上本人NEMD阶段的设置文件，与速度分析脚本，还需要什么会后续附上。

nemd.mdp (1.97 KB, 下载次数 Times of downloads: 2)

zp.py (15.29 KB, 下载次数 Times of downloads: 3)

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[GROMACS] 粘土矿物纳米空隙中电渗流速度计算与文献有较大差异的疑惑

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