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adf:adsorption2020

表面吸附分子动力学模拟与分析:基于DFT、DFTB、MOPAC、ReaxFF

AMS分子动力学模拟,可以调用DFT(一般来说使用BAND模块)、DFTB、MOPAC或ReaxFF来进行,基于这些计算引擎的分子动力学模拟,均可以进行表面吸附产物的分析。本文以DFTB为例进行说明,除了DFTB本身的参数(Main面板)与其他计算引擎的参数不同外,分子动力学的参数设置方式对各种计算引擎是完全一样的。

模型以Al-H2O体系为例

DFTB参数

关于DFTB参数的说明:

  • 方法的选择:DFTB指0级近似,SCC-DFTB是二级近似,DFTB3是三级近似,DFTB3精度更高,计算量更大。GFN1-xTB以及nonSCC-GFN1-xTB则是针对例如蛋白质等特定体系。
  • Dispersion:对范德华力、氢键体系的精度修正,D3-BJ应用较为广泛
  • K-Space:要分析产物数量变化曲线,则只能使用Gamma-Only,即只有1个k点,这会降低精度,但是如果体系尺寸较大,例如20埃以上,则使用Gamma Only影响不大。如果使用的是ReaxFF,则不存在k点的问题。
  • Occupation:是电子的占据方式,Aufbau是指电子能量从低到高填满,Fermi则是根据费米-狄拉克分布,这是一种跟温度有关的分布函数,因此下放的Fermi Temper即指该分布所使用的温度。Aufbau原则上来说最佳,但有时候存在SCF收敛的问题,这种情况改为Fermi则可以收敛
  • Parameter Directory:DFTB是参数化的方法,因此并不是所有元素都有相关参数,只有当有针对该体系的相关参数的时候,才能进行模拟。如果有相关参数,则点击该按钮,下拉菜单会列出可选参数。如果显示other…则表示对该体系无参数可以用

分子动力学参数

首先对吸附的基底设置一个Region:

在MD的详细参数中,选择基底(当然总步数Number of steps、Time step需要正常设置,当然也可以根据实际情况勾选三个守恒条件,即总动量、角动量、质心守恒):

设置NVT系综:

其他MD参数设置参考常规分子动力学设置即可。

吸附产物分析

SCM - Movie - MD Properties - Molecules(对DFTB、MOPAC而言,如果使用了多个k点,则没有该Molecules选项):

其中H2O(ads)表示吸附的水分子个数,其中(ads)跟随在O后面,表示吸附的位点为O原子,HH(ads)O(ads)则表示有其中一个H原子、O原子两个吸附点。

上图中有能量、产物数量两条曲线,用户可以先Graph - delet graph,删除能量曲线,再勾选Molecules中的产物,这样右侧就只显示产物数量曲线了。

曲线数据导出

Movie - Graph - Save as XY则将曲线数据保存为文本文件格式,用户可以自行导入其他软件作图。

adf/adsorption2020.txt · 最后更改: 2021/09/02 22:25 由 liu.jun

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