差别

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--- adf:simplemdofreaxams [2022/03/21 20:22] – [基元反应分析、反应速率常数] liu.jun
+++ adf:simplemdofreaxams [2024/05/27 10:08] (当前版本) – [【入门基础教程】ReaxFF-燃烧：甲烷燃烧过程模拟] liu.jun
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-=======ReaxFF-燃烧：甲烷燃烧过程模拟======
+=======【入门基础教程】ReaxFF-燃烧：甲烷燃烧过程模拟、基元反应分析、反应速率常数计算、键级======
 本文以甲烷燃烧为例，燃烧过程中不断生成CO<sub>2</sub>和H<sub>2</sub>O，版本要求AMS2020，使用ReaxFF模块完成。
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 {{ :adf:sink02.png?650 |}}
-点击Task：Molecular Dynamics后面的 > 按钮，设置分子动力学模拟详细参数：步数（此处设置为4万步）、步长（此处默认0.25fs）、sample frequency（每多少步保存一次轨迹）：
+点击Task：Molecular Dynamics后面的 > 按钮，设置分子动力学模拟详细参数：步数（此处设置为4万步）、步长（此处默认0.25fs，注意温度越高，这个值需要越小，避免单步运动距离太长而失真，因此4000K设置为0.1fs左右应该更好）、sample frequency（每多少步保存一次轨迹）：
 {{ :adf:sink03.png?650 |}}
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 ===NVT系综的设置===
 {{ :adf:sink04.png?650 |}}
-只需要设置系综实现的方案Thermostat（实现NVT系综的算法）、Temperature、Damping constant。其中Damping constant表示震荡时间（在达到指定温度前，温度随机震荡），一般默认设置100fs，也可以降低为5fs，对结果影响不大。
+只需要设置系综实现的方案Thermostat（实现NVT系综的算法）、Temperature、Damping constant。其中Damping constant表示震荡时间（在达到指定温度前，温度随机震荡），一般默认设置100fs，也可以降低为5fs，对结果影响不大，不过一般不修改，运行更正常一些。
 **恒温：**温度如果只设置了一个，则不需要设置Duration(s)，整个模拟过程都是该温度
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 **包含保温过程：**Duration(s)的数字个数比温度的数字个数少1个。如上图所示的设置，表示：起始温度298K，经历3000步升温到1300K，然后保温3000步，然后经历3000步升温到4300K，然后保温20000步，然后经历3000步降温到298K，298K直到结束。
 ===NPT系综的设置===
-在Thermostat设置的基础上增加Barostat的设置，压强的设置方式类似温度。
+在Thermostat设置的基础上增加Barostat的设置，压强的设置方式类似温度。不过damping constant的设置注意不能设置太小，否则有可能导致出现“singular lattice”的报错。
+===关于NVE系综的设置方式===
+Thermostat与Barostat均不设置，只设置MD参数中的Initial Temperature，即NVE系综。
 =====结果分析=====
 SCM - Movie - MD Properties - Temperature：
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 可以看到温度的变化如同设置的效果。温度曲线大致与能量曲线重合，这是因为温度的变化引起动能的变化。而高温区域不再重合，表示高温区域发生了反应，释放了热量，因此导致能量升高。这里的能量是总能量=动能（每一帧中，原子的运动速度决定）+势能（每一帧中，整个体系的构型决定）。
 Graph - Delete graph可以删除该曲线的显示。
-====分子数量曲线====
+====一、分子数量曲线====
 SCM - Movie - MD Properties - Molecules
 {{ :adf:sink006.png?300 }}
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 曲线的导出：Graph - Save as XY，可以保存为文本文件，包含XY两列数据。
-====基元反应分析、反应速率常数====
+====二、基元反应分析、反应速率常数====
-这基于AdvancedWF模块的ChemTraYzer与ChemTraYzer2.0。
+这需要使用AdvancedWF模块的ChemTraYzer2.0。Movie → MD Properties → ChemTraYzer2.0：
-===1，ChemTraYzer===
+{{ :adf:chemtrazyer20sss.png?400 }}
+  * T stable：滤除存在时间过短的中间体，即滤除一些由于体系密度过大，或热碰撞而产生的假产物中间体（实际碰到一起之后，可能立即就弹开了）的反应，用户可以逐渐增大到20fs、40fs，对比一下反应数量，从而了解假反应的存在情况
+  * 如果勾选Write mol population与Write events per time，则可以在生成的结果中包含产物的占比，及其Mann-Kendall值（描述一个物种表现得像反应物或产物的程度），以及总体反应次数、总体键变化次数柱状图（横坐标为时间）等
+  * First Frame与Final Frame：设置分析从哪一帧到哪一帧之间的反应，默认的-1表示最后一帧，即默认即分析全部时间范围
+  * 其他参数一般保存默认即可
-SCM - Movie - MD Properties - Reaction Event Detection：ChemTraYzer(注意ChemTraYzer只适用于小分子体系)
+点击 Run ChemTraYzer2:
-{{ :adf:sink008.png?450 }}
+{{ :adf:69c4824f-a770-4d41-bd7d-dcbbb84a02a4.png?800 }}
+输出结果：
+  * 以SMILES格式列出反应方程式、反应的级数
+  * 反应速率常数（统计平均值，最大值，最小值），单位为cm3/(mol∗s)、cm2/(mol2∗s)等，与实验单位一致
+  * 如上图所示，上方表格列出所有反应方程式，下方表格列出该方程式对应的每个反应事件，用户点击具体某个反应事件，Movie窗口将只呈现该反应事件中相关原子的动态过程，时间轴自动调整到合适位置，便于用户更清晰的观察、检验结果，如下图所示{{ :adf:burnhy_amsmovie_event_1.png?800 }}
+  * 右下角有导出反应方程式列表的*.csv表格文件的按钮
+  * 支持排序。顶部的选项点开，即可针对该项目进行排序，例如针对反应发生次数排序：{{ :adf:无标题-1536x636.png?800 }}
+  * 如果勾选了Write mol population与Write events per time，产生的结果类似如下(该表格多出来第三部分：Average count即产物的占比；所有Mann-Kendall值都在[-1,1]范围内，作为反应物的物种应该有更多的负值，产物应该有更多正值，中间产物应该在0左右)：{{ :adf:chemtrazyer21sss-1536x677.png?800 }}
-其中第一、二框中的数字，输入要分析的时间段（从time step的第6000步开始，分析随后的20000步这段时间内，也就是第6001~26000步之间）发生的化学反应的情况（但实际目前这两个参数不起作用了，默认分析所有步，因此保持默认即可）；**Recorssing filter建议保持默认值（200-250之间）**。
+点击第三部分列表中的一行，将弹窗左下角改为Bar，并设置合适的宽度，例如2000，将生成柱状图类似如下(相关反应次数、键变化次数柱状图：横坐标时间，纵坐标数量)：
-然后点击Process方框，等到右下角显示ready之后，即表示分析完毕，可以显示出来了。点击Browse按钮，弹出结果窗口（这实际上是用浏览器打开了*.results/scmtrayzer/overview.svg文件，推荐Chrome，edge等浏览器，某些旧版本浏览器会导致→没有箭头）：
+{{ :adf:chemtrazyer22sss-1536x768.png?600 }}
-{{ :adf:sink009.png?850 }}
+如果按住Ctrl键，选中第三个表格中的多行，将产生相关的几种分子的数量变化曲线：
+{{ :adf:chemtrazyer23sss-1536x768.png?650 }}
-  * 首页是排名前五的“反应物”、产物，以及发生次数最多的前五个反应
-  * 分子结构都可以点击而得到该分子的“来源”（参与过的基元反应的反应物有哪些）与“去向”（参与过的基元反应的产物有哪些）
-  * 右上角有其他汇总信息，例如所有反应、所以物种、时间线（每种物质首次出现的时间线）等等
-  * 速率常数：基元反应箭头上方的数值为反应速率常数，但该速率常数单位与化工中单位不一样，单位换算，参考：[[adf:rateunittransfer]]
-===2，ChemTraYzer2.0===
+====三、键级====
-**[[https://www.fermitech.com.cn/ams/reaxff2022-chemtrayzer-2/|ChemTrazYer 2，对大分子反应也能够很好支持，并能给出实验单位反应速率常数]]**
+在AMSinput中的键级，未经计算，因此其键级是图形窗口根据简单的价电子规则而猜测出来的。在Movie中是经过计算的，因此鼠标选中两个原子，窗口左下角则会显示两个原子之间的键级。

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