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adf:hybrid2020

多尺度模拟:结构优化

本文使用AMS2020.101完成。支持三维、二维、一维、周期性边界条件,以及非周期性体系。可以灵活组合计算引擎,而成为QMMM、QMQM等各种模型。

本例以QMMM为例进行说明,如果要更换为其他,例如ADF/DFTB、DFTB/ReaxFF、BAND/DFTB、用户只需要选择不同的计算引擎就可以了。其他没有太大区别,不过要注意ADF只能用于非周期性体系,ReaxFF、DFTB、BAND、MOPAC、力场模块都可以用于周期、非周期边界条件。

另外,该功能不限于结构优化,也可以用于分子动力学模拟。

QMMM参数设置

用户首先要为体系分区,便于后面设定为不同分区使用不同计算引擎。我们以一个长链分子为例,其中一段-CH2-CH2-,我们希望用ADF,其余部分使用UFF力场,(其他方法组合也是类似设置)分区设置如下:

基本参数设置如下所示:

  • Periodicity,本例中为None,即没有周期性,用户要注意周期性与计算引擎匹配,如果有周期性,则不能使用ADF模块
  • Method:勾选Energy Terms,表示各个分区之间,能量线性加和,得到总能量(具体体现,可以在后面的Factor设置中看到)
  • 点击+,将生成如下图所示三个关于分区的设置。之所以有三个设置,其逻辑关系是:“方法一整体All的能量” - “方法一C2H4的能量” + “方法二C2H4的能量”,因此需要有三个关于分区的设置,并将其中一个Factor设置为-1
  • 方法一、方法二的选择,可以任意组合。实际上也并不局限分区的数量、方法的数量,但是一定要确保能量加减的逻辑关系正确,也就是Factor的数值要正确
  • “方法一整体All的能量” - “方法一C2H4的能量”,这里涉及到的两个“方法一”的引擎设置在窗口底部,两者的参数必须一致,否则意味着能量不能正确抵扣
  • Capping选项:我们设定的QM区域是-CH2-CH2-实际是不饱和的,和MM区域有“键”存在,该选项是是对这种切掉的键,对QM、MM区域,在程序计算中,通过类似加氢饱和的算法进行处理。但是并不会在模型上真正加H,所以QM区域不会与MM区域断键。如果是例如乙醇分子(QM)、水分子(MM)这样的体系,彼此都是饱和的,那就折不设置这个选项,就没有影响

这里,我们选择的是ADF和Force Field计算引擎。点击窗口底部ADF 1、Force Field 1,分别为两个计算引擎设置详细参数:

关于Force Field计算引擎:默认使用最简单的UFF力场(当然UFF力场的Force Field Library里面有MOF材料的力场,如果需要的话,可以选择)。对UFF力场而言,默认设置就足够了。如果用户选择的是Amber、Tripos等力场,则还需要设置ForceField Charge以及ForceField Type:

设置完毕,保存并运行任务。

结果查看

本例是进行结构优化,因此在SCM - Movie中可以看到优化过程,结构的变化。

可以看到QM区域与MM区域仍然是连接在一起的(Capping的作用机制)。

adf/hybrid2020.txt · 最后更改: 2021/06/16 15:28 由 liu.jun

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