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[CP2K] CP2K的AIMD复杂体系该如何建模以及取样?

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本帖最后由 northern_mar 于 2026-5-27 15:11 编辑

各位老师好!
我近期想做一个比较复杂的AIMD反应,其中包含以下几个反应:
1)·OH与CH4反应生成·CH3+H2O
2)·O2-与CH4反应生成·CH3+·OOH
3)·[SO3]2-与·OH反应,保护·CH3,防止过氧化
请问我该如何构建我的模型?直接添加多个OH、O2、SO3、CH4,然后设置自旋多重度和电荷量可以吗?那这样子我该如何知道我需要的是多少帧的数据呢(目前只会导出轨迹一步一步看)?还是需要针对每个反应设置一个模型单独跑AIMD呢?
这个是直接设置多个反应的文章,直接加了10个H2O,10个CH4,10个O2(图片截取自此文章):https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2025.165310

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发表于 Post on 2026-5-28 02:01:41 | 只看该作者 Only view this author
如果模拟单次这种反应,用量子化学程序跑AIMD,每个反应物分子只有一个,设好朝向、相对位置、初速度。北京科音高级量子化学培训班(http://www.keinsci.com/KAQC)里讲AIMD的部分给了很多这种例子




如果想一次性就模拟大量同种反应,并体现高压下不同反应物以及产物间的相互作用,以及可能的一连串后续反应,以及关注反应物消耗和产物的生成数目问题,则盒子里加一堆分子让CP2K跑。

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2026-5-28 20:24:01 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2026-5-28 02:01
如果模拟单次这种反应,用量子化学程序跑AIMD,每个反应物分子只有一个,设好朝向、相对位置、初速度。北京 ...

谢谢卢老师!
对我而言可能需要使用CP2K跑了。如果我的反应机理是默认体系中就已经产生了自由基,并且在常温常压下反应,是不是应当遵循以下步骤:
1)先跑一段时间,看是否形成想要的自由基
2)再跑较长时间,看是否能使其发生预期的反应
还有一个问题,就是我应该怎么去观察是否发生反应了呢?一个一个轨迹查看吗?还是有更简便的方法呢?

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发表于 Post on 2026-5-28 23:36:50 | 只看该作者 Only view this author
northern_mar 发表于 2026-5-28 20:24
谢谢卢老师!
对我而言可能需要使用CP2K跑了。如果我的反应机理是默认体系中就已经产生了自由基,并且在 ...

“默认体系中就已经产生了自由基”和“先跑一段时间,看是否形成想要的自由基” 语义矛盾

自己肉眼看轨迹,或者自己写VMD tcl分析脚本统计动力学过程产生的物质,如北京科音CP2K第一性原理计算培训班(http://www.keinsci.com/KFP)里的例子:

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2026-5-29 09:17:00 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2026-5-28 23:36
“默认体系中就已经产生了自由基”和“先跑一段时间,看是否形成想要的自由基” 语义矛盾

自己肉眼看 ...

谢谢卢老师,之前学的时候觉得VMD太难了就经常跳过,现在回去重新学一下!
关于自由基的方面是我描述的不够明白,我重新组织了下语言,不知道怎样会比较合适:
1)先用DFT算单个自由基的自旋密度,然后作为初猜开始跑AIMD
2)给体系设置一定的自旋多重度和电荷,看这个过程中是否会能形成预期中的自由基(像例5 水合电子的模拟)

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发表于 Post on 2026-5-29 09:37:09 | 只看该作者 Only view this author
northern_mar 发表于 2026-5-29 09:17
谢谢卢老师,之前学的时候觉得VMD太难了就经常跳过,现在回去重新学一下!
关于自由基的方面是我描述的 ...

如果你要模拟自由基反应,初始结构里就加入自由基,恰当定义初猜原子自旋磁矩确保第一帧的时候能收敛到正确的自旋状态
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2026-5-29 09:58:28 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2026-5-29 09:37
如果你要模拟自由基反应,初始结构里就加入自由基,恰当定义初猜原子自旋磁矩确保第一帧的时候能收敛到正 ...

好的,谢谢卢老师!还有个问题也想请教一下,讲义上说涉及化学键形成和断裂的话步长一般不超过0.2fs,而我目前看的几篇文献普遍是0.5-1fs/step。我想做的是Au/MoS2的一个甲烷催化转化为C2H5OH的反应。涉及原子:H, C, O, Au, Mo。
反应体系是常温常压,是不是可以全程选用NPT系综?

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发表于 Post on 2026-5-29 11:27:00 | 只看该作者 Only view this author
northern_mar 发表于 2026-5-29 09:58
好的,谢谢卢老师!还有个问题也想请教一下,讲义上说涉及化学键形成和断裂的话步长一般不超过0.2fs,而 ...

反应牵扯越轻的原子、越高的温度、追求越严谨的计算,越需要小步长
搞清楚原理,别轻易效仿文献

可以
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