分子模拟周刊:第 21 期

类别:    标签: 周刊   阅读次数:   版权: (CC) BY-NC-SA

刊首语

搬到一个新的公寓, 租金不少, 风景不错. 透过阳台的落地窗, 便可以看到路对面一条有名字的河, 查尔斯河. 这条河在公寓前面扭了扭身子, 便拱出一片浅水区, 近乎湿地, 岸边很适合散步和垂钓. 河边上生长着各样的树, 还有很多我不知名字的刺藤, 放肆地侵占.

亏了是住在这个地方, 隔离在家期间没太耽误外出放风, 门前也没少了钓鱼的人, 时多时少. 孩子是不好一直关在家里的, 只得不日带她出去沿河边巡逻, 到岸边高地巡山, 这些都成为了她探险的一部分. 因为对她来说, 确实也有险的地方, 比如掉到树根缠绕的陷阱中, 穿梭时被刺藤划伤, 遇到不常见的蛇啊.

我喜欢站在窗前观看朝阳夕辉映照下的河边树林, 一切仿佛沉睡在无边的静谧中, 让人觉得安详, 暂时忘了现实的沉重与喧嚣.

我喜欢岸边的那片松林, 那里杂草不多, 地面落满枯黄的松针, 踩上去软软的, 闻起来有着松树特有的香气, 风吹过的时候, 更能听到微微的涛声, 虽然比不上原始松林的怒吼. 每当在那里听见风起松涛, 我常遐想, 隐到最北方的松林, 不问时事, 白日读些文字, 然后每夜每夜地听那些真正松林的涛声, 就想着海.

而这些, 我身边这个小小的人儿暂时都还没有办法理解, 虽然她感情丰沛, 有着更加细腻的心思.

资源工具

1. gmx_mmpbsa脚本

这个计算MMPBSA的脚本已经发布很长时间了, 也不时有人在用. 既然有人用, 那就会发现问题. 最近又有人发现脚本存在严重问题, 所以就集中修订了一次, 把前面累积的一些问题都解决了, 并改写了脚本运行方式, 以方便使用. 如果你需要计算MMPBSA, 请用最新版本. 如果发现问题, 请告知以便更新修正.

2. Notepad2的插件系统

以前发布过一个Notepad2的修订版, 是我基于原始代码编译的, 但增加了很多自己需要的功能. 最近又给它增加了插件功能, 也就是可以调用外部的脚本. 目前仅支持windows的JScript脚本. 虽然也可以很容易地支持VBscript, 但我觉得这种脚本适用面太窄, 就先不考虑了. JScript是微软自己实现的JavaScript, 已经废弃, 不再更新, 但基本的语法和js一致, 处理简单的文本已经够用了. 更可贵的是, JScript脚本在windows下可以直接运行, 而且还可以借助系统函数实现一些js无法实现的事情, 比如操作剪切板, 显示对话框等. 此外, 这种脚本所用的代码很容易改写成浏览器版的js代码, 从而做成在线工具.

继续考虑的话, 下一步看来是让这个插件系统支持更多的脚本语言, 比如最常用的bash, python. 这样可以大大提高Notepad2的功能, 但不用改变核心代码.

3. 分子坐标变换的JScript脚本

前些日子整理过VMD坐标变换的手册文档, 并给了一篇建模示例教程. VMD对分子坐标的变换功能确实很强大, 但使用过程中总觉得有点不方便. 有时我只是想简单地进行下坐标变换, 如果沿某个轴对齐, 绕某个轴旋转, 却也要打开VMD, 写好几句tcl代码, 然后再保存才能得到坐标. 这种模式对于简单的变换操作来说实在有些过于繁琐, 所以我就比着VMD的坐标操作方法, 写了一个JScript脚本, 可以直接对选中坐标进行各种变换, 得到变换后的坐标, 使用方法方便了不少.

4. gnuplot安装配置

把gnuplot更新到最新5.2.8版, 然后整理了一下自己所用的相关脚本, 初始设置. 这样操作模式基本就定下来了, 以后也不用大改了. 安装配置过程有待整理发布.

论文采风

学艺术和建筑的, 经常要外出采风和写生. 做科研的也同样需要, 只不过换成了阅读文献和查看问题. 阅读别人的论文其实就是采风, 而尝试解决别人提出的问题, 就是写生了.

1. Vapor–liquid equilibria of mixtures containing alkanes, carbon dioxide, and nitrogen

最近需要用到二氧化碳的力场, 就查看了下文献上用的比较多的CO2力场. 这篇文献是TraPPE力场的原始文章, 给出了CO2的力场参数. 值得注意的是, 文章使用的MC方法, 所以CO2是刚性的, 如果直接在MD中使用这个模型, 还需要采用一些特殊的方法来确保模型的刚性.

2. An online parameter and property database for the TraPPE force field

这篇文章提到开发了一个TraPPE力场的数据库, 可以查看各种参数. 但网站年久失修, 已经无法打开. 具体位置待考.

3. Transferable force-field for modelling of CO2, N2, O2and Ar in all silica and Na+exchanged zeolites

这篇文章算了几个气体小分子在沸石上的吸附, 其中CO2用了多种力场模型, TraPPE, EPM2刚性, EPM2柔性, EP. 如果要做类似研究, 可以根据这篇文章的结果合理化一下自己所用的力场.

4. Polarizable Force Fields for CO2 and CH4 Adsorption in M-MOF-74

这篇算的是CO2和CH4在MOF上的吸附, 用了极化力场. 如果喜欢使用新力场, 可以试试. 文章结果表明UFF力场不够好. 这也很正常, 因为UFF力场很粗略, 是实在没有力场可用时候的备用. 太通用的力场你不能要求太多.

5. Parametrization of Force Fields for Molecular Dynamics Simulations of Organic Solar Cell Polymers

这是篇硕士毕业论文, 质量一般. 其中有些MD的基础知识可以读读, 复杂体系简化处理方法, 聚合物建模也可以参考. 对想要自己拟合力场参数, 特别是二面角参数的人来说, 论文中给出了详细的流程, 这部分最有价值.

问题写生

分析氢键为什么经常出现段错误?

计算氢键需要很大的内存, 体系太大的话, 内存就会不够, 这可能是你得到段错误的原因, 和skip无关, 因为对每帧都需要计算, 使用的内存每帧都是一样的. 如果可以的话, 使用gmx select选出你要计算的组, 尽量小, 这样就可以避免内存的问题. 比如计算蛋白和水的氢键, 水只需要选择距蛋白一定范围内的即可, 远处的不可能与蛋白形成氢键, 不需要考虑.

我在原有力场基础上进行了修改和补充,然后需要验证正确性,物质在室温下是固体,那么我选取哪些量来与实验值进行对比比较好?

固体的话, 常温常压下不好验证, 因为模拟的时候基本不动. 要根据你要研究的性质来验证, 比如你研究力学性质, 你就要验证弹性模量, 研究界面性质, 就验证接触角, 研究融化, 就验证熔点. 通用一些的, 是验证密度, rdf, 配位数, 键的取向等.

没有周期性边界条件的石墨烯在真空中平衡后是这样子, 变形太严重了,有没有什么办法能让它规则一点

你读过石墨烯的教程么? 里面说的很明白:

如果使用柔性的模型, 在模拟过程中石墨烯的结构会发生变化, 这就需要能够描述石墨烯变形的力场参数. 在这种情况下, 模拟时还可以有两种处理方式. 一种是将石墨烯视为孤立的分子, 不考虑其周期性, 这样在模拟时边界碳原子由于缺少约束, 可能会卷曲. 如果发生了卷曲, 可以通过固定一些边界碳原子来解决. 另一种处理方式是将石墨烯视为具有周期性结构的无限体系, 这样就不存在边界碳原子, 也就不会发生石墨烯卷曲的问题.

如何计算分子体积?

chimerea可以算体积, 还有个fortran程序也可以, Computer Physics Communications 165 (2005) 59–96, 但这些都需要定义原子半径.

基于量化的方法对小分子也可以, 但大分子就比较困难.

如何计算动力学半径?

动力学半径这个概念是个实验上的概念, 没有简单的微观对应计算方法, 很多人是经验的估计. 两种方法: 1. 计算分子大小, 然后根据它们的动力学半径数据做回归, 然后用到未知分子上; 2. 基于电子密度面计算, jpca上有篇文章, 可以参考.

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