วิธีในการเริ่มต้น ab initio MD จาก MD คลาสสิก


9

ฉันกำลังใช้การจำลองน้ำโมเลกุลเพื่อการทดสอบ กล่องมีขนาดค่อนข้างเล็กถ้าคุณถามผู้ชายที่ใช้ MD คลาสสิคและค่อนข้างใหญ่ถ้าคุณถามผู้ชาย DFT: ฉันมี 58 โมเลกุลของน้ำในเงื่อนไขขอบเขตเป็นระยะ

เพื่อเป็นการประหยัดเวลาของ CPU ฉันได้ปรับเซลล์ของฉันด้วยฟิลด์บังคับแบบคลาสสิกก่อนเรียกใช้ ab initio MD ฉันปรับระบบให้เป็นแบบคลาสสิกที่ 300K เป็นเวลา 1 ns จากนั้นจึงถ่ายภาพสุดท้ายและใช้เป็นอินพุตสำหรับ ab initio MD ab initio MD ของฉันคือ MD-Born-Oppenheimer ที่ใช้พื้นฐาน DFT ที่มีชุดคลื่นระนาบพื้นฐานและศักยภาพ PAW (หลอก) (VASP เป็นรหัส) ในการจำลองทั้งแบบดั้งเดิมและแบบ ab ฉันกำลังรักษาอุณหภูมิคงที่ที่ 300K โดยใช้เทอร์โมสแตชชิ่งที่ช่วยลดความเร็ว

ฉันสำรวจสองวิธีที่แตกต่างกันเพื่อให้การเปลี่ยนระหว่างแบบคลาสสิคและแบบเริ่มต้น ab:

  1. ใช้ความเร็วและตำแหน่งเริ่มต้นจากวิถีดั้งเดิมและนำเข้าเป็นค่าเริ่มต้นสำหรับการจำลอง ab initio
  2. ตรึงระบบไว้ที่อุณหภูมิศูนย์เพื่อรักษาตำแหน่งคลาสสิกนำเข้าที่รหัส DFT จากนั้นอย่างรวดเร็ว (ฉันกำลังทำใน 0.5 ps ในขณะนี้) ความร้อนสูงถึง 300K

ฉันหวังว่าทั้งสองกลยุทธ์จะนำไปสู่พลังงานเฉลี่ยเดียวกันหลังจากระยะเวลาการปรับสมดุลสั้น ๆ (พูด 10 ps) โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาว่าการกำหนดค่าเริ่มต้นเหมือนกันทุกประการ (ตำแหน่งเริ่มต้นเดียวกัน) ยกเว้นสำหรับกลอุบายอุณหภูมิ . กรณีนี้ไม่ได้. รูปด้านล่างแสดงให้เห็นว่าการจำลองที่ระบบถูกแช่แข็งและจากนั้นก็อุ่นขึ้นอย่างรวดเร็วพบว่าภูมิภาคพลังงานมีพลังงานลดลงประมาณ 1 eV กว่าอีกรูปแบบหนึ่งซึ่งเป็นความเร็วที่นำเข้าจาก MD คลาสสิก

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

คำถามของฉันคือ:

  1. ไม่ว่าจะเป็นสิ่งที่คาดหวัง;
  2. จะมีกลยุทธ์ที่ประสบความสำเร็จที่รู้จักกันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเปลี่ยนจากคลาสสิกเป็น ab initio MD;
  3. และคุณช่วยชี้ให้ฉันดูวรรณกรรมที่เกี่ยวข้องได้ไหม?

แก้ไข:

ฉันได้ทำการทดสอบเพิ่มเติมและด้วยข้อมูลที่ จำกัด ที่ฉันมีในขณะนี้ดูเหมือนว่านี่อาจเป็นปัญหาเฉพาะระบบ การทดสอบกับเมทานอลแทนน้ำในกล่องที่มีขนาดเท่ากันแสดงให้เห็นว่ารูปแบบความเร็วเริ่มต้นที่แตกต่างกันสองแบบมาบรรจบกันอย่างรวดเร็วเป็นพลังงานเฉลี่ยเดียวกัน อย่างไรก็ตามรูปแบบดั้งเดิมนั้นอยู่ใกล้กับควอนตัมตัวหนึ่งในกรณีของเมทานอลนั่นคือพลังงานที่ t = 0 นั้นใกล้เคียงกับพลังงานเฉลี่ยมากหลังจากการบรรจบกัน น้ำเป็นระบบที่มีชื่อเสียงยากดังนั้นบางทีปัญหานี้เป็นปัญหาเฉพาะของน้ำ หากไม่มีคำตอบจะถูกเพิ่มฉันจะลองและโพสต์หนึ่งขึ้นอยู่กับผลลัพธ์ของฉันเมื่อฉันเสร็จสิ้นการทดสอบทั้งหมด

คำตอบ:


1

หลังจากช่วงเวลาปรับสมดุลสั้น ๆ (พูด 10 ps)

  1. คุณบอกตัวเองว่าช่วงเวลาการปรับสมดุลนั้นสั้น คุณลองนานขึ้นเพื่อดูว่าระบบที่เริ่มต้นใหม่ทั้งสองมาบรรจบกันหรือไม่และถ้าเป็นเช่นนั้นในอัตราเท่าไหร่?
  2. การปรับลดความเร็วเป็นอุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิที่ไร้เดียงสา บางทีคุณอาจจะแทนที่มันด้วยสิ่งที่สมจริงกว่าเดิม? (Berendsen, Nose-Hoover, ฯลฯ )
  3. หากคุณกังวลเกี่ยวกับการสุ่มตัวอย่างระบบ 'ใหญ่' คุณสามารถสร้างหลักการตามหลักสรีรศาสตร์และการคำนวณแบบขนานสำหรับคุณ: ตัวอย่างการรับรู้ที่เริ่มต้นใหม่อีกครั้งจากหางของวิถีดั้งเดิมของคุณ . จากนั้นคุณสามารถเรียกใช้โค้ดควอนตัมของคุณได้หลายอินสแตนซ์โดยแต่ละอันใช้การกำหนดค่าเฟสเฟสการกำหนดค่าพื้นที่เริ่มต้นใหม่ที่แตกต่างกันและหาค่าเฉลี่ยเอาต์พุต เนื่องจากความเข้าใจวิวัฒนาการแยกจากกันเป็นอิสระของแต่ละอื่น ๆ , การจำลองที่มีเปิ่นขนาน

ขออภัยฉันไม่สามารถให้แหล่งที่เชื่อถือได้ใด ๆ ...

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.