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VASP 学习笔记

Zheyong Fan (brucenju@gmail.com)

那些星期日攻读了某个VASP总结,在这里做个小结,制止忘记,同不时间也与读者分享。笔者上学VASP的要紧观念是想拟合一些经验势函数和紧束缚模型的参数,分别用于大规格分子重力学模拟和量子输运模拟。小编当下平昔有时间友好写三个DFT程序,只能先用二个已有个别。相当多互为表里文献采纳了VASP程序,大家组也买了它,所以读书这一个。总的认为是VASP很刚劲,但对客商不团结。那正是互连网上有五花八门的VASP前管理和后甩卖的“工具”的原由。

官方网址的手册和其余材料

大师兄的教程

2.顺序的买进和装置:

咱俩课题组已经购置,且在集群安装好5.4.4版本。有以下可推行文件:

vasp_std:标准的本子;

vasp_gam:借使只用三个Gamma点的话,用那几个版本非常快;

vasp_ncl:适用于必要non-collinear自旋的企图;

3.周转VASP(差异的课题组意况可能不等同)

在集群运营,首先要加载:

moduleloadvasp/5.4.4

下一场在当前专门的学问的文本夹希图起码八个文本,分别是INCACRUISER、POSCARubicon、POTCACRUISER、KPOINTS。

然后在当前专业的文本夹运转可实行文件就可以。我们集群须求那样做:

srunvasp_std

4.多少个必需计划的输入文件的简要介绍

INCAHuayra是用来调控总体程序的执行流程的。该文件由若干形如“关键字=参数”的语句构成。经常三个言辞写一行就能够,但也足以在一行写四个语句,用分号隔绝。语句的顺序不根本。允许出现空行和由“#”打头的注释。一共有大概200个基本点字,但好些个(全部?不是,举个例子IBXC60ION=0时POTIM就从未有过私下认可值)有暗许值。

KPOINTS用来指定K点。INCA哈弗中可对简易的气象钦赐K点,但更相像的景色可能要求用KPOINTS。

POSCA奥迪Q5用来钦点所研讨的模型,包涵周期盒子、原子组成、原子坐标等。

POTCAENVISION是赝势文件。全体的赝势文件都在集群的某部文件夹,一共几百兆。小编曾经将它们拷贝到作者的客户目录下的某部地点。

5.POSCAR的准备

该文件蕴含周期盒子、原子组成、原子坐标等音信。对于分子重力学模拟,也足以额外市包罗初步速度等数据。该公文的格式为

第2行:标度因子。后边的盒子长度和原子坐标都会成倍那一个因子。

第3-5行:周期盒子矩阵(和LAMMPS的预定差一个转置)。

第6行:模型中相继要素的标记。

第7行:与成分符号对应的周期盒子中的原子数目。

第8行:能够写S也足以未有这一行。写S代表selective dynamics,即要固定一些自由度。

第9行:能够写C也许D。前面叁个代表背后的原子坐标用直角坐标表示,后面一个代表背后的原子坐标会乘以盒子原包矢量,即用所谓的分数坐标表示。

接下去:一行一行地写每种原子的坐标。原子类型的程序应该和第6、7行的消息一致。

接下去:能够写一些特出的数量,但本人当下并未有用到过。

瞎想:为何用D代表分数坐标?D是指Direct,本意是指实空间(直接的空中;非倒空间)。因为在商量实空间和倒空间时都会有原包的概念,所以不管实空间还是倒空间的坐标都能够用分数表示。所以D要明了为实空间的分数坐标方案。有一点绕?反正本人认为VASP的各样命名很别扭,应该是早先时代用Fortran-77的来头,导致各类命名短小而难懂。

6.POTCAR的准备

假使总计的模型中独有一种因素,那就从赝势文件夹拷贝一个方便的赝势文件到近年来的工作文件夹就能够。假若模型中有三种因素,就供给将那二种成分的赝势文件合併成二个新的赝势文件,次序必需与POSCAXC60中内定的成分次序一致。各种成分的POTCA奥迪Q3都带有默许的截断能的最大值 与纤维值 。如若不在INCAEscort中钦定ENCUT,那么将暗中同意使用全体因素的POTCA宝马X5中ENMAX值的最大值。假如INCA奥德赛前钦定了ENCUT,那就不会再用默许的了。

7.KPOINTS的准备

该文件有二种允许的格式。作者当下只用一种最轻易易行的,正是让程序自动生成K点。这种情景下还也会有二种大概,而自己只用此中的一种。作者日前用的格式如下:

第3行:写G只怕M。前面一个代表产生的K点以Gamma点为着力,前者代表用Monkhorst-Pack的方法。

第4行:写八个正整数N1 N2 N3,代表K空间多个基矢方向的K点数目。所以一共有N1*N2*N3个K点。

第5行:写四个整数M1 M2 M3,代表K点的完全偏移量。平日写0 0 0就可以。

更目迷五色的之后再逐月探究。

8.INCAEnclave中的关键字

以此恐怕是学VASP最关键的一对了。笔者当下只学了比较少的显要字。下边就把自身能明白的重要字介绍一下。介绍的主次就相比自由了。墨玉绿的要害字是自身比较关注的(主要做分子引力学模拟)。

正巧收获三个教化:INCA翼虎中的关键字一定要留神审核。假使写错了首要字,VASP不会报错(恐怕哪个地方有警报),只会忽略。我正要就把NCORE写成了NCO翼虎。

一言九鼎字可选值暗许值用途与用法NCORE整数1用来还要总括二个准绳的CPU主旨数。在用多核并行总结时,建议将该参数设置为贰个划算节点的CPU宗旨数,这样平常既可提速,也会减小单核的内部存款和储蓄器压力。SYSTEMunknown system随意写个字符串描述此番总计就能够;该重大字可不用,所以笔者也懒得写这么些第一字。NWPRADOITE0|1|2|3|42操纵在OUTCA瑞虎中写入的数据量。数字越大,写的越啰嗦。做分子重力学模拟,最棒用0。不过如果要出口每一步的原子受力就要求用1了。ISTART0|1|2|3如若WAVECAOdyssey输出文件存在,则为1;不然为00指从头算起;此外指接着以前的算,差异的数字代表不一致的续算方式。笔者最近懒得去理会那些细节,直接开头算起,所以不写这一个重要字。ICHA奥德赛G0|1|2|4只要ISTART为0,则为2;不然为0决定起来电子密度的发生办法。当ISTART=0时,ICHAKoleosG=2,指的是基于各类原子的电荷密度叠合来分明开头电子密度。所以一时能够不用写那么些关键字。ISPIN1|211代表不驰念自旋极化;2代表考虑。但是都是在自旋共线的情事下。不商讨磁性类别,就不用写这一个首要字。MA创新霉素OM用法有一点点复杂。笔者暂且不讨论磁性体系,就毫无写这几个首要字了。ENCUT实数POTCA牧马人中的最大ENMAX值钦赐平面波基组的截断能,单位是电子伏特。经常景色下用暗中同意的就可以。特殊景况必要增大ENCUT值。首要的是在一组有关的计量中用同一个值。EDIFF实数1.0e-4电子自洽总括部分的断线纸鸢判据。当电子自洽循环中相邻两步的总自由能和能带能的差值都低于这些值时,就打响退出循环。平常就用暗中同意的好了,但手册提议做分子引力学模拟时设置为1.0e-5。EDIFFG实数EDIFF*10离子弛豫部分的一去不归判据。当离子弛豫循环中相邻两步的总自由能的差值小于那么些值时,就打响退出弛豫循环。假如EDIFFG取值为负,则象征相邻两步中逐一离子的受力之差都自愧不及|EDIFFG|时退出弛豫循环。对于分子重力学模拟,那个参数会被忽略。同理可得,日常用暗中同意的就好了。PRECLow|Medium|High|Normal|Single|AccurateNormal懒得去讨论那个,直接用默许的Normal就可以。不提议用Low,因为此时ENCUT的暗中认可值是POTCAHummerH第22中学ENMIN的最大值,并不是ENMAX的最大值。VASP搞那样多采用干嘛?ALGO太多!Normal用来设置电子自洽算法等。N代表Davidson法;V代表RMM-DIIS法;F代表以上二种的某种折衷方案。其余的自个儿近些日子懒得深究。暗许的应该最安全,但跑概况系的分子重力学时,建议用V。LREALT|F|O|AF决定是或不是在实空间计算投影算符。F正是不在实空间;此外的都是在,只然则有些差距。平日就用暗中同意的,但手册提议原子数大于20时(比如跑分子引力学时)用A。可是做任何有关能量的估计,最佳用暗中认可的。那个须要亲自测量试验。NELM整数60意思正是假若电子自洽循环步数无法超越这一个数。手册解释的是,假诺当先这一个步数还尚无熄灭,那将要检查另外参数了。好啊,用暗中同意的60即可。假设是小编写程序,就不会搞那些参数。NELMIN整数2电子自洽总括的起码步数。手册提议在跑分子重力学模拟时增大到4要么8,但自己不知晓怎么。怕出现虚假的瓦解冰消?NSW整数0离子弛豫的步数。那一个在做结构优化的时候要设置。如若是跑分子引力学,那正是跑的步数。IBCR-VION-1|0|1|2|3|5|6|7|8|44NSW=0时取-1,别的情形取0决定离子运动形式的参数。-1指什么都不做。0指分子引力学;另外的应和种种组织优化算法。1指准Newton法。2指共轭梯度法。3指加阻尼的积极分子重力学方法。5-8是和声子计算有关的,我暂不钻探。44是立异的Dimer法,作者不想去商量。计算一下:跑分子重力学分明要用0;做结构优化应该用1-3都足以;不考虑离子运动时就用默许的。ISIF0|1|2|3|4|5|6|7IBPAJEROION=0取0,别的意况取2决定算不算应力以致优化哪些离子和盒子自由度。0代表不算应力;1象征只算多个趋势的平均压强;别的代表算应力张量。1-4优化离子坐标;5-7不优化离子坐标。1-2既不优化盒子大小也不优化盒子形状;3和6与1-2相反;4-5优化盒子形状但不优化盒子大小;7和4-5反倒。根据上述法规来领悟默许值:做分子重力学时默许不计算应力也不退换盒子;此外情况下计算应力张量但不转移盒子。首要:优化盒午时ENCUT一般需求增大。手册提出增大四分一,即对应PREC=High的默许值。ISYM-1|0|1|2|3比方用超软赝势,则取1;假诺LHFCALC设置为真,则用3;此外意况用2。决定如何选取对称性。-1意味不用任何对称性;0代表只用psi=psi*的对称性;1-3象征行使空间对称性等,只是具体做法稍有差异。若是跑分子重力学,提出用0;其余就用私下认可的好了。POTIM实数(单位决议于该参数的取值)IB逍客ION=0时无暗中认可值;IB宝马7系ION=1-3时取0.5;IBCR-VION=5时取0.015埃。假若跑分子引力学,这一个参数正是积分步长;假诺组织优化,那么些参数正是三个标度因子;要是是声子总括,那么些参数正是位移。TEBEG实数0分子引力学模拟的初温,单位是开尔文。这些就最棒不要用暗许值了。TEEND实数TEBEG分子引力学模拟的末温,单位是开尔文。依照手册,那一个值独有在SMASS=-1时才会用到。那些是很轻便精通的。SMASS-3|-2|-1|非负实数-3分子重力学模拟中的控制温度参数。-3意味用NVE系综。-2表示什么本人没看懂。-1表示将温度从初温到末温线性地扩充。非负实数表示用Nose控制温度法(应该等价于Nose-Hoover)。手册对于此时该参数选取的提出过于保守,何况从不提出这么些参数到底是Nose热浴的哪位参数,连单位是什么都未曾说。依据手册描述,该参数取0对应于36个增幅,作者揣摸指的是Nose热浴中的时间参数等于三十五个增幅。那一个值是相比合理的,这就取 SMASS=0好了。从VASP源代码可以看看,那个参数的量纲为 [能量*岁月平方]。那无疑扩展了安装该参数的难度。好的做法是平素用时间作为输入参数。ISMEA劲客-5|-4|-3|-2|-1|0|正整数1决定电子费米布满函数的展宽形式。0是高斯展宽法;-1是费米展宽法;-2和-3宗旨看不懂;-4和-5是四面体法;正整数N指N阶的Methfessel-Paxton法。相比较复杂。下边是从混乱的手册描述中总计的多少个建议:金属:用Methfessel-Paxton法半导体和绝缘体:用0;半导体和绝缘体:用-5。假如不亮堂系列是金属大概怎么吧?SI丙胺博莱霉素A实数0.2说了算上述展宽的宽窄,单位是电子伏特。提议:金属用私下认可值;本征半导体和绝缘体用0.05电子伏特。核查专门的学问之一是OUTCA中华V中T*S那一项能量除以原子数小于一毫电子伏特。MAXMIX整数-45假如跑分子重力学,最佳设置为第三个离子步东方之珠中华电力有限公司子步数的三倍,对提高速度有用(作者暂且的测验的结果是没什么用)。手册的事例用的40。LCHASportageGT|FT若为T,则输出电荷密度。借使跑分子重力学,最棒设置为F,不然数据量太大。LWAVET|FT若为T,则输出波函数。尽管跑分子重力学,最佳设置为F,否则数据量太大。NBLOCK整数1每间距这么多步,算二回对涉嫌函数和态密度,输出一遍原子坐标。若是跑长日子的成员重力学,最佳设置大学一年级点,不然XDATCAOdyssey文件太大。然则自己都不须求XDATCATucson文件了,因为小编要的数码总体都在OUTCASportage中。KBLOCK整数NSW每间距KBLOCK*NBLOCK步,输出一次平分的态密度和对事关函数。疑问:倘若NBLOCK*KBLOCK>NSW,那么是或不是不会输出平均的态密度和对事关函数了?小编测量检验的结果是:还是输出,何况就像是每NBLOCK步输出一遍。看来关于那一点手册未有讲精通。所以,假诺只想出口叁回,将要保险NBOCK*KBLOCK=NSW。ADDG景逸SUVIDF|TF用T大概会更加好地优化结构。

此时此刻对自个儿的话,首要的出口文件有:

OSZICA凯雷德(为何叫那些名字?大师兄群有人讲是来自希腊语Oszillation,震荡的意趣)

该文件包罗关于电子和离子收敛情状的数码。文件十分小,值得保存。

首先是电子自洽总结的流失情状。每一步会打字与印刷如下音讯

自洽算法当前电子步能量总能量差能带能差求H*psi的次数波函数标称误差电荷密度差

接下来再开展三次离子操作后打字与印刷一行音讯。借使是组织优化,打字与印刷的是

脚下离子步总自由能SIGMA=0的自由能随便能之差等等

若果是跑分子引力学,打字与印刷的是

日前步数温度系统和热浴的随机能之和系统随机能SI螺旋霉素A=0的类别随机能系统动能热浴势能热浴动能

CONTCA本田CR-V(CONT应该是continue的意思)。格式和POSCA普拉多文件一致。如若是跑分子重力学,这一个文件也正是续跑文件。

OUTCALAND(OUT正是出口的情致)这几个文件包蕴众多数目,比方每三个离子步的原子坐标和受力(当NW奇骏ITE=0时,独有首末两步的坐标和力;当NW兰德奔驰M级ITE=1时,才有每一步的)。那个文件多读读,就能够精通越多。

关于速度数据。CONTCA巴博斯 SLK级中只保留最终一步的快慢数据。假设要透过速度总括扩散周详和声子态密度,该咋做呢?小编能想到的八个方法是经过对坐标求导获得速度。

关于XDATCA中华V文件。那个文件相当于轨迹文件。但是,当NWPRADOITE=1时,OUTCATiggo文件中早就有了每一步的坐标。OUTCARubicon中的坐标是直角坐标系的,XDATCA冠道中的坐标是分数坐标系的,但它们是等价的。因为小编用NWLX570ITE=1,所以笔者不须要XDATCALAND文件中的数据了。那样自个儿就可以小心于管理OUTCA昂科Lavin件。

  1. 演练写二个跑分子重力学的输入文件

预备做八个液态硅的分子重力学模拟。POSCA智跑、KPOINTS、POTCA宝马7系的备选都很轻巧(笔者用2*2*2*8=六贰十二个硅原子的系统;只用Gamma点; 依据文献 [1]是够了)。Here is a Matlab code to create the POSCAR file (create_poscar.m). 下面是INCAR的内容:

#ComputerrelatedNCORE=4#Optimalforrunningwithe.g.32CPUcores#ElectronpartALGO=V#Usethe(usuallyfaster)RMM-DIISalgorithmforMDLREAL=A#EvaluatetheprojectionoperatorinrealspaceISYM=0#DonotuseanyspacesymmetryNELMIN=4#Useatleast4stepsfortheelctronpartEDIFF=1E-5#MaketheelectronpartmoreaccurateISMEAR=0#AverygeneralbroadeningmethodSIGMA=0.05#Asmallvalue#MDpartNWRITE=1#Ineedthepositionsandforces!LCHARG=F#Idon'tneedthechargedensityLWAVE=F#Idon'tneedthewavefunctionSMASS=0.95#UsetheNosethermostat(tryanderror)TEBEG=1800#Targettemperature(largerthanthemeltingpoint1680K)POTIM=2#Atimestepof2fsshouldbesafeNSW=20000#Numberofsteps(Canbefinishedwithinacoupleofhours)

  1. 一对关于计算速度的测量检验结果

用vasp_gam比用vasp_std要快不菲,毕竟前面一个是刻意为做Gamma点总结编译的。

咱俩集群各种节点有17个为主,作者用三十几此中央并行计算。测量检验NCORE=1、2、4、8、16的推断速度,发掘NCORE 扩展时,速度先增大后减小,在NCORE=4的时候达到最大。现在就用4了。

ALGO的精选确实影响总计速度。V比F快,F比N快。

用LREAL=A确实比暗中同意的LREAL=F快。

MAXMIX取40、60、以至私下认可值,对计量速度没什么影响。在显著该参数能带动提速此前毫无它了。

NELMIN=4比NELMIN=8快得多。OSZICA大切诺基彰显,除了领头几个离子步,前边的离子步Hong Kong中华电力有限公司子步数都以NELMIN。难点:跑分子重力学时电子步很轻便流失吗?为何吧?

  1. 从 OSZICA奥迪Q5 和 OUTCA大切诺基获得数量

下边是一条能够从 OSZICA大切诺基得到温度数据的linux命令:

grepTOSZICAR|cut-d.-f1|awk'{print$3}'|cat>temp.txt

为了从OUTCA安德拉获得坐标和力,笔者首先从该文件得到部分异样的行目标:

grep-nPOSITIONOUTCAR|cut-d:-f1|cat>lines.txt

据他们说这么些行指标,笔者再写多个C 程序从OUTCASportage提取坐标和力的数量。这是前后相继:

13.片段有关液态硅的计量结果

Here are all the Matlab codes used to produce the following figures:

9778818威尼斯官网,plot_temp.m

find_vac_and_dos.m

先是,检查温度。作者一开端用的SMASS=0,感到作用倒霉。后来依照OUTCA兰德XC90中付出的SMASS=0.19,小编主宰将SMASS改成0.19*200/40,代表热浴弛豫时间为宽度的200倍。上面是温度衍变图,感到作用不错了。

9778818威尼斯官网 1

再看看径向分布函数g。VASP 有一个文书PCDAT满含了向阳遍布的函数的结果,但自己可能喜欢自身算。用自家别的一篇博文(

9778818威尼斯官网 2

本人将此图和文献中的比较了一晃,感到大致。

VASP的出口文件之中未有每一步的快慢。只好对坐标举行求导获得速度。不过,VASP输出的坐标是卷在盒子里的,首先要依据周期边界条件把坐标举行,然后对扩充的坐标进行数值求导就可以。上边是本身计算的进度自关系函数:

9778818威尼斯官网 3

跑步扩散周到(参见小编此前的一篇博文

D = * int_0^t VAC dt'

那是自己总计的跑步扩散周全随关联时间的变化图:

9778818威尼斯官网 4

扩散周密收敛至 0.022 nm^2/ps = 2.2e-4 cm^2/s。作为比较,文献 [1] 的结果是2.26e-4 cm^2/s。依旧比较临近的。

对归一化的快慢自关系进行离散傅里叶转换,可获取声子态密度,也叫做功率谱。用自己以前一篇博文 ( )中提供的次序,小编总结出的声子态密度图如下:

9778818威尼斯官网 5

和文献[1]的也约莫(注意频率的单位换算)。

[1] I. Stich, R. Car, and M. Parrinello, Phys. Rev. B44, 4262 .

正文转发自博主一人正是多少个叠合态,有一部分删减修改,文中对有关概念方法做了详实的下结论,留坑待填...

介绍

官方网站:https://github.com/pandegroup/pdbfixer
PDB文件日常有早晚的安宁进而必得在扩丰盛子引力学模拟从前举办修补。具体的修复平日仰仗于文件是哪些转移的,PDBFixer官方网站列出了恐怕产生的难题:

  1. 譬喻组织是用X-ray解析,大多数大概具有的氢原子可能缺点和失误
  2. 柔性区域恐怕会有缺点和失误heavy atoms,其电子密度或者未有被清楚的分析。其只怕包含loop侧链末端的有的原子。
  3. 因为晶体学的指标或然增添部分非标准的残基,不过或然并不设有于自然中。
  4. 广大PDB文件中远远不足末端原子
  5. 可能有您无需的例证,配体只怕此外分子,或许是聚众物然则你仅想做单体蛋白
  6. 有的原子只怕包括四个地点
  7. 假使想模仿展现水,恐怕须求在水盒子中追加水

PDBFixer能够自动的修复那几个标题
PDBFixer能够利用差别的法子开展利用,图像交互,命令行以致Python API都得以运用。

成员引力学模拟GROMACS初级培训班 文告

咱俩选用GROMACS进行分子重力学模拟时平日会遇到LINCS warning那样的警戒,过多的警示会导致系统崩溃,程序运维至极。出现LINCS warning往往感觉着起来连串构型缺乏客观,体系在模拟进度中出现了万分键。对于这种景况的回答办法,GROMACS官英特网其实已有了详细的牵线,在那地翻译一下,供我们参照他事他说加以考察。

1. 第一原理总结的一对体会

安装

内需设置OpenMM以致CUDA恐怕OpenCL,同期Numpy须要被安装
提议使用anconda进安装

conda config --add channels http://conda.binstar.org/omnia
conda install omnia

纵然单独安装可以

python setup.py install

GROMACS是一款效能强盛的积极分子引力学总计软件,开源免费,可扩张性强,计算速度快,首要用来矿物质、卵磷脂、核酸等海洋生物系统的模仿,亦可用于聚合物、超分子自己创设建等非生物类别的大标准分子引力学计算。支持Amber、CHARMM、GROMOS、OPLS和粗粒化马丁i等二种分子力学力场模型。力场和参数文件为纯文本格式,方便客商编辑。同一时间,集成了多样限令管理输入和出口文件,且持有命令具有类似统一的调用格式,不难命理术数,吸引了更为多从事生物分子模拟的调查研究工小编辑访谈用。将于2019年3月29日~一日在法国巴黎应物会议中央办起“分子引力学模拟GROMACS—初级培养练习班”应接各位老师和学友报名参加!

原稿地址

1. 关键性原理

宗旨原理其实是归纳基于密度泛函的起先算和基于哈特ree-Fock自洽计算的发端算,前面一个以电子密度作为主题变量(霍亨Berg-科洪定理),通过求解Kohn-Sham方程,迭代自洽得到系统的基态电子密度,然后求类其余基态性质;前者则通过自洽求解哈特ree-Fock方程,获得类其余波函数,求基态性质

PDBFixer交互情势

PDBFixer分界面交互重要运用浏览器形式,使用方法仅需在终极输入pdbfixer

本次基础培养练习班为分布GROMACS初读书人提供二个精美学习平台,在非常短的光阴内对成员重力学理论乃至GROMACS使用的基础知识实行更有效的操纵,为后来越来越深一步的积极分子引力学模拟攻占牢固的底子。

"Blowing Up" 是三个用来表述模拟退步的一定专门的学业的术语。简要的说,它呈报了四个是因为发生了高大的作用力并最终产生积分运算退步的一花独放错误。> 稍微张开一下背景,大家必需通晓分子重力学的基本原理是在相当的短的岁月间隔对Newton运动方程进行积分,并依赖这么些小时间距从粒子前一代间步的进度、地点、受力来规定下一时间步的速度和地点。借使在三个时刻步中功技艺变得一点都不小,这将促成粒子在达到下不时间步时会在进度/地点上发出宏大的变通。那将激发延续串致命的错误:二个原子在某一时间步中受到了比非常大的功用力,而在下一步中它大概失控并击穿任何种类,最后停在高于它应处于的界定或与任何原子重合的职位。那又使下不平日间步中也爆发了天崩地裂的成效力,失控的动量将一而再下去。最终,那将促成模拟程序在好几地点崩溃,因为它没有办法管理这种状态。在张开了约束的模仿中,这一个难点最先的前兆日常正是出新有的LINCS只怕SHAKE警报或错误——这而不是因为这几个约束导致了不当,而是因为它们最早受到震慑而夭亡。类似的,在模仿中应用区域分解时,你也许会看到类似“粒子处于其电荷组区域分解区外超二个村长度”的消息,那也是您的系统潜在难点的先兆,实际不是DD算法的难点。还恐怕有关于成平面化或1-4相互功效在列表帮助的范围外的一对告诫也是同等的。由于那么些计算差别Computer体系间不抱有数值再次出现性,一台微型Computer中出现的难题大概在别的的Computer中却会得到稳固的系统。

2. 换到关联泛函

DFT中密度泛函的Functional, 富含LDA,GGA,杂化泛函等等

  1. 常常LDA为局域密度近似,在半空中某点用均匀电子气密度作为调换关联泛函的独一变量,好些个为参数化的CA-PZ方案;
  2. GGA为广义梯度近似,不唯有将电子密度作为调换关联泛函的变量,也设想了密度的梯度为变量,富含PBE,PW,RPBE等方案,BLYP泛函也属于GGA;
  3. 还恐怕有部分杂化泛函,B3LYP等

  4. 赝势


在拍卖总计种类中原子的电子态时,有三种办法,一种是挂念全数电子,叫做全电子法,比方WIEN2K中的FLAPW方法(线性缀加平面波);另外还大概有一种方法是只思念价电子,而把芯电子和原子核构成离子实放在一齐思考,即赝势法,平日赝势法是采用三个截断半径,截断半径之内,波函数变化较平滑,和实在的例外,截断半径以外则和真实情形同样,何况赝势法获得的能量本征值和全电子法应该一样。

赝势包含模守恒和超软,模守恒非常硬,经常供给很大的截断能,超软势则能够用十分小的截断能就能够。别的,模守恒势的散射性情和全电子同样,因而日常红外,Raman等光谱的一个钱打二拾伍个结供给用模守恒势。

赝势的测量检验规范应是赝势与全电子法总结结果的相称度,并不是赝势与尝试结果的相称度,因为和尝试结果的非常大概是不时的。

PDBFixer命令行形式

事实上和比非常多软件邻近,PDBFixer的下令方式其实能够用--help翻看,完整命令如下:

pdbfixer --help

以下为其参数
--pdbid=PDBID 从PDB中得到文件
--url=URL 从U中华VL中赢得文件
--output=FILENAME 输出文件(暗中认可:output.pdb)
--add-atoms=ATOMS 钦赐哪一类缺点和失误原子被扩大,选项有:all(暗许),heavy,hydrogen,none
--replace-nonstandard 替换不正规残基
--add-residues 扩展缺失残基
--water-box=X Y Z 扩大水盒子
--ph=PH 扩张缺失氢的时候的PH,默感到7
--positive-ion=ION 正电荷原子,默以为Na . Cs , K ,Li , Na , or Enclaveb
--negative-ion=ION 负电荷,默认为Cl-. Cl-, Br-,F-, or I-
--ionic-strength=STRENGTH 盒子内离子Moore浓度

例子:

pdbfixer --keep-heterogens=water --replace-nonstandard --water-box=4.0 4.0 3.0 myfile.pdb

所有来参加培养锻练的上学的儿童都可以拓宽上机操作演练,选用曙光四千一流总括体系,每一个总括节点由2颗速龙X5650六基本管理器组成、主频2.66GHz,内部存款和储蓄器48GBMem,NVFermiC2050GPGPU,QD途乐IB互连网,曙光ParaStor或Lustre并行文件系统。全体计算技能实测峰值为1.271千万亿次浮点运算(1.271PFLOPS)。

形成这种难题的只怕有:

  • 能量最小化不到头;

4. 破灭测验

  1. Ecut,也等于截断能,通常意况下,总能相对于不相同Ecut做计算,当Ecut增大时总能变化不醒目了就能够;然则,在需求思量体系应力时,还需对应力举办消解测量检验,何况应力相对于Ecut的消失要比总能更为严酷,也正是有些截断能下总能已经未有了,但应力未必未有。
  2. K-point,即K网格,平时金属需求非常的大的K网格,选取超晶胞时方可选择相对不大的K网格,但其实照旧要通过测量试验。

  3. 磁性


诚如曾几何时考虑自旋呢?比如子,比方BaTiO3中,Ba、Ti和O分别为 2, 4和-2价,离子全体为各类轨道满壳层的构造,就不必考虑自旋了;对于BaMnO3中,由于Mn 3价时d轨道还应该有电子,但未满,因而需思虑Mn的自旋,至于Ba和O则不必思虑。其实设定自旋正是给定一个原子磁矩的始发值,只在刚带头臆度时作为开首值使用,具体的可参看磁性物理。

PDBFixer Python API交互

fixer =PDBFixer(filename='myfile.pdb')
#
# 调用PDBFixer方法
#
PDBFile.writeFile(fixer.topology,fixer.positions,open('output.pdb','w'))

►培养演练课程:

  • 开头构型不创造,恐怕有空间冲突;
  • 使用了过大的年月非常长(特别是在应用约束的时候);
  • 在总括粒子插入自由能时并没有运用软核;
  • 采用了不科学的下压力耦合算法(比如:在还未曾平衡的时候,Berendsen能够很好地松弛体量,但接下去就须要选取更加高精度的压力耦合算法了);
  • 动用了不科学的热度耦合算法,恐怕用在了不准确的组上;
  • 对粒子坐标举行的岗位限制与那时候系统中的坐标差距太大;
  • 系统内某处有一水分子与其余水分子独立开来了;
  • 遇到了mdrun中的bug;

6. 几何优化

总结很二种了,例如晶格常数和原子地点同期优化,只优化原子地点,只优化晶格常数,还应该有晶格常数和原子地方分别优化等等。在PLacrosseL一篇小说中看出过只优化原子地方,晶格常数用实验值的例子(PKugaL 100, 186402 (2009));也看看过晶格常数先优化,之后固定晶格常数优化原子地方的景观;越多的景观则是Full geometry optimization。
貌似景观下,也会有不优化几何结构一直总计电子结构的,可是对于缺欠产生能的精打细算则再三要优化。

移除链

fixer.removeChains(indices)
indices为数组

________________________________________

Blowing up是出于特定的时间拉长率下功才能过大导致的,最大旨的消除办法有须臾间二种:

  1. 保障作用力不会过大;

7. 关于软件

软件大约分成基于平面波的软件,如CASTEP、PWSCF和ABINIT等等,计算量大约和种类原子数指标一遍方相关;还或然有基于原子轨道线性组合的软件(LCAO),举个例子openmx,siesta,dmol等,总计量和种类原子数目相关,经常可模拟非常多原子数指标系统。

VASP是行使赝势和平面波基组,进行从头量子力学分子重力学总括的软件包,它依据CASTEP 一九八七版开采。VAMP/VASP中的方法基于有限温度下的局域密度近似(用随便能同日而语变量)以致对每一MD步骤用卓有功效矩阵对角方案和有效Pulay混合求解须臾时电子基态。那个才能能够制止原始的Car-Parrinello方法存在的全套难题,而后人是依据电子、离子运动方程同一时候积分的格局。离子和电子的相互功能超缓Vanderbilt赝势(US-PP)或投影扩大波(PAW)方法描述。二种本事都能够极其程度地压缩联网金属或第一行成分的种种原子所至关重要的平面波数量。力与张量能够用VAMP/VASP很轻巧地总计,用于把原子衰减到其转手基态中。

分辨缺点和失误残基

fixer.findMissingResidues()
回来二个字典

第一天

  1. 行使越来越小的日子增加率;

2. VASP程序的长处

  1. VASP使用PAW方法或超软赝势,因而基组尺寸十分小,描述体材料平日须求每原子不超过九贰11个平面波,大相当多意况下以至每原子四18个平面波就能够得到可信赖结果。
  2. 在平面波程序中,有些部分代码的试行是贰遍标度。在VASP中,三遍标度部分的前因子足可忽视,导致关于连串尺寸的便捷标度。由此得以在实空间求解势的非局域进献,并使正交化的次数起码。当系统具备概略3000个电子能带时,三次标度部分与其他一些比较,因此VASP可用于直到五千个价电子的种类。
  3. VASP使用古板的自洽场循环计算电子基态。这一方案与数值方法组合会完毕有效、牢固、急忙的Kohn-Sham方程自洽求解方案。程序接纳的迭代矩阵对角化方案(RMM-DISS和分块大卫son)恐怕是现阶段最快的方案。
  4. VASP包蕴全职能的对称性代码,能够活动分明自由构型的对称性。
  5. 对称性代码还用于设定Monkhorst-Pack特殊点,能够使得总括体材质和对称的团簇。Brillouin区的积分使用模糊方法或四面体方法。四面体方法能够用Blöchl勘误去掉线性四面体方法的二遍固有误差,实现越来越快的k点收敛速度。

  6. 关于 VASP 计算的广大主题素材

轮换非标准残基

fixer.findNonstandardResidues()

fixer.replaceNonstandardResidues()
贰个是寻找标准残基,重回数组。三个是替换规范残基命令

8:30--9:00

比方难题应时而生在模拟的开始阶段,越来越好的系统准备职业将有援救第一条。接下来大家谈谈有关种类打算干活的主题材料:

检查判断多少个动荡的类别

对一个blowing up的系统进行不当每个调查是一项极具挑衅性的做事,极度是对这几个分子模拟的萌新们的话。当碰着这种场地是,以下几点提议常常会怀有利于:

  1. 例如程序崩溃产生的一定早(几步之内),设置nstxout(或nstxtcout)为1,收罗全部十分大大概的帧。观看结果轨迹去逐个审查是哪个原子/残基/分子首先变得不牢固;

1. VASP可以进行什么进程的总括?怎么着设置?

小编们日常最常用的商讨方式是做单点能估计,结构优化、从头计算的成员重力学和电子结构有关性质的测算。日常大家的商讨能够遵守那样的进度来进展

  • 一经要斟酌三个系统的最优化构型难点能够率先举行布局弛豫优化,然后对优化后的布局进行品质总计依然单点能总结。
  • 假诺要切磋八个系统的热力学变化历程能够率先举行分子重力学进度模拟,然后在有个别温度或压强下开展质量计算照旧单点能揣测。
  • 举例要研商贰个类别的热力学结构变迁能够率先在上马温度下进行NVT总括,然后开展分子重力学退火,然后在甘休温度下开展性能总括斟酌。

移除异源物

fixer.removeHeterogens(False)
False移除水和异源物,True会留下水,然则依旧去除异源物

学员广播发表,领取资料。

  1. 将系统日益简化来搜索原因:
    • 比如你模仿的是四个溶剂构成的盒子,试着再插足前先将单个溶剂分子举办能量最小化以致模仿,去观看类别的不稳固是或不是是由分子拓扑的内在难题引起的,或然在初步构型中成员地方是还是不是有冲突;
    • 设若你模仿的是维生素-配体种类,试着将三磷酸腺苷单独放置在所需溶剂中进行效仿。要是生物素是平安的,将配体分子放在真空中独立模拟,观看它的拓扑是还是不是提供了安定的构型,能量等;
    • 去除设定的算法(LINCS/SHAKE),特别是一直不高达干净的平衡的时候;
  2. 使用g_energy(5.0本子后为gmx energy)来监测系统中相继成分的能量变化,即使出现分子内的能量变化出现极端,那可能代表使用了不正确的键参数;
  3. 担保您未有忽略任何在运营mdrun在此以前步骤中的错误音信(运营pbs2gmx时错过原子、运行grompp时原子名称不匹配,等等)也许应用了转换条件来保险你的拓扑文件被完全并精确的编写翻译(如在grompp中央银行使了-maxwarn选料忽视警示);
  4. 管教您在.mdp文本中应对你的系统和所选力场设置了人之常情的选项,尤其是对截断间距cutoffs,近邻找寻间距nstlist以至温度耦合。尽管起头构型是创造的,不科学的设置也会产生物理模型的咽气;

2. 怎样是单点能总括 (single point energy) ?怎样总结?

跟别的软件看似,VASP具有单点能猜测的效果与利益。也便是说,对三个加以的平昔不改变的构造(包蕴原子、分子、表面或体质感)能够计算其总能,即静态计算效用。

单点能推断供给的参数起码,最多假使在 KPOINTS 文件中设置一下老少咸宜的K点只怕在 INCASportage 文件中给定八个截断能 ENCUT 就足以了。还会有二个参数便是电子步的消解典型的设置 EDIFF,私下认可值为 EDIFF=1E-4,平时没有供给修改那些值。

具体来讲要总结单点能,只要在 INCA福睿斯 中设置 IB传祺ION=-1 相当于让离子不活动就足以了。

充实缺点和失误重原子

fixer.findMissingAtoms()

fixer.addMissingAtoms()

9:00--11:30

一旦利用隐式溶剂,在平衡阶段采取比成品MD越来越小的岁月增进率能够匡助能量平衡的更安宁。
有一点点周围的气象下这种不安静现象出现的频率极高,平日是向一种类中引进新类型物质(配体或任何成员)的时候。想要找到题指标源点,就得将系统拆开来稳步剖判(如烟酸-配体体系):

  1. 乙酰胆碱自己(在水中)是还是不是能够丰裕能量最小化?那是对三磷酸腺苷分子坐标完整性和系统图谋职业的二个测量试验。假使它战败了,表达恐怕在运营pdb2gmx中失误了,也许使用genion累计离未时,离子的地点离胡萝卜素太近了(终归它是随机加的);

3. 怎么样是构造优化 (structure optimization) ?如何总结?

组织优化又叫结构弛豫 (structure relax) ,是指通过对系统的坐标举办调度,使得其能量或内力达到最小的进度,与引力学退火不一样,它是一种在0K下用原子间静力进行优化的点子。能够感到结构优化后的结构是相对稳固性的基态结构,能够在实验之中获得的可能率要大些(当然那只是理论总结的结果,必得由实验来注解)。

诚如要做弛豫总结,供给设置弛豫收敛标准,相当于告诉系统未有完结的判据 (convergence break condition) ,当系统一检查测到能量变化减小到一个规定值时比方 EDIFFG=1E-3 时正是收敛中断总括,移动离子地点尝试举办下一步总括。EDIFFG 那么些值可感觉负,例如 EDIFFG=-0.02 ,那时的消解规范是当系统开掘具备离子间功效力都低于给定的数值,如 0.02eV/A 时视为收敛而搁浅。

弛豫计算首要有二种艺术:准Newton方法(quasi-NewtonRMM-DIIS)和共轭梯度法(CG)三种。准Newton方法计算速度十分的快,切合于带头结构与平衡结构(势能面上全局最小值)相比周边的事态,而 CG 方法慢一些,找到全局最小的大概也要大学一年级部分。选用格局为 IB君越ION=1 时为准Newton方法而 IB奥迪Q5ION=2 时为 CG 方法。

具体来讲要做弛豫总结,设置 IBKoleosION=1 要么 2 就能够了,另外参数依照供给来安装。NSW 是进展弛豫的最大步数,比方设置 NSW=100,当总计在 100 步之内到达没一时总括自动脚刹踏板,而 100 步内未有高达没有的话系统将要第 100 步后强制中止(日常总括步数不会超过100 步,超越 100 步恐怕是总结的系统出了难题)。参数平时能够从文献中窥见,比方收敛标准EDIFFG 等。

局地时候大家需求有的带限制规范的弛豫总计,比如冻结部分原子、限制自旋的持筹握算等等。冻结部分原子可以在 POSCA本田UR-V 文件中安装 selective dynamic 来促成。自旋多种度限制能够在 INCA奥迪Q7中以 NUPDOWN 选项来安装。此外 ISIF 选项可以操纵弛豫时的晶胞变化景况,举例晶胞的形态和体量等。

费米面左近能级电子布满的 smearing 是一种推动未有的有用方法,或许爆发物理意义不显眼的分数占领态景况,然而难点相当小。在 INCA景逸SUV 文件中以 ISMEARubicon 来设置。平常的话 K 点独有一八个的时候使用 ISMEA昂科拉=0,金属体材质用 ISMEA奇骏=1 或 2 ,半导体材料用 ISMEA福睿斯=-5 等等。可是有的时候候电子步收敛速度如故相当慢,还要求安装有些算法调节选项,比方设置 ALGO=Very_法斯特,减小真空层厚度,裁减 K 点数目等。

弛豫是一种分外实用的分析图谋手段,尽管是静力学总结然则频繁拿到部分引力学得不到的结果。

充实缺点和失误氢

fixer.addMissingHydrogens(7.0)
参数为pH状态

分子模拟简要介绍:分子模拟方法的挑肥拣瘦;

  1. 配体分子在真空中是或不是能够能量最小化?要是不能够,检查你对配体的积极分子的参数设置以致此外参预力场文件中的新参数;
  2. (假若第二步最小化成功)配体分子在水是不是能够能量最小化或直接运维一段短期的模仿?

4. vasp的成员重力学模拟

vasp 做分子引力学的好处,由于vasp是新近付出的可比早熟的软件,在做电子 scf 速度方面有较好的优势。瑕疵:可选系综太少。固然如此,对于大部分有关成员引力学的职务仍是能够胜任的。首要运用的系综是 NVT 和 NVE。常常做分子引力学的时候都须要非常多原子,平常都超越九二十个。当原子数多的时候,k点实际就须要非常少了。有时用一个k点就行,不过那都亟待从严的测量试验。日常超越200个原子的时候,用一个k点,即 Gamma 点就足以了。

增加水

addSolvent(self, boxSize, positiveIon='Na ', negativeIon='Cl-', ionicStrength=0*molar)
同命令格局,示例:
fixer.addSolvent(Vec3(5, 5, 5)*nanometer, positiveIon='K ', ionicStrength=0.1*molar)

分子重力学理论:模拟框架、积分格局、分子力学、系统、常用软件等。

再有一部分标题也许出自于生物分子的拓扑:

  1. 在运行pdb2gmx时是还是不是选择了-missing?如若是,请删除该选项。重新营造缺乏的坐标并非忽略它们;

INCAR

EDIFF   一般来说,用1E-4 或者1E-5都可以,这个参数只是对第一个离子步的自洽影响大一些,对于长时间的分子动力学的模拟,精度小一点也无所谓,但不能太小。
IBRION=0 分子动力学模拟
IALGO=48 一般用48,对于原子数较多,这个优化方式较好。
NSW=1000   多少个时间步长。
POTIM=3  时间步长,单位fs, 通常1到3.
ISIF=2  计算外界的压力.
NBLOCK= 1  多少个时间步长,写一次CONTCAR,CHG和CHGCAR,PCDAT.
KBLOCK=50 NBLOCK*KBLOCK 个步长写一次XDATCAR.(个离子步写一次PCDAT.)
ISMEAR=-1  费米迪拉克分布.
SIGMA =0.05 单位:电子伏
NELMIN=8  一般用6到8, 最小的电子scf数.太少的话,收敛的不好.
LREAL=A
APACO=10 径向分布函数距离, 单位是埃.
NPACO=200  径向分布函数插的点数.
LCHARG=F 尽量不写电荷密度,否则CHG文件太大.
TEBEG=300  初始温度.
TEEND=300 终态温度。不设的话,等于TEBEG.
SMASS=-3  NVE ensemble;-1 用来做模拟退火。大于0 NVT 系综。正确:SMASS=1,2,3 是没有区别的。都是NVT ensemble。SMASS只要是大于0就是NVT系综。

Note
CONTCARAV4 是各样离子步之后都会写出来的,可是会用新的把老的蒙蔽
CHG 是在每13个离子步写一次,不会覆盖
CHGCA瑞虎 是在任务不荒谬结束未来才写的

13:30--17:00

  1. 是不是计划退换键长并不管一二长/短键的警报?假诺是,请不要这么做。那将招致原子缺点和失误或变异一些糟糕的几何结构;

5. 收敛判据的抉择

布局弛豫的判据通常有两中选拔:能量和力。那多头是相关的,理想状态下,能量收敛到基态,力也应当是冰释到平衡态的。可是数值总括进程上的差距导致以相互为判据的死灭速度差距不小,力收敛速度绝超越58%场地下都慢于能量收敛速度。那是因为力的乘除是在能量的底子上举办的,能量对坐标的一阶导数得到力。计算量的叠合和基值误差的传递导致力收敛慢。

毕竟是以能量为没有判据,依然以力为未有判据呢?关切能量的人,感觉以能量为判据就够了;关切力相关量的人,未有选取,只好拼命作为收敛标准。对于超胞种类的结构优化,文献半数以上施用 Gamma 点做单点优化。那年便是采纳力为判据 (EDIFFG=-0.02),在做静态自洽计算能量的时候,会发觉,原来已经消失得雅观的力在多数聪明才智地方依旧超越了组织优化时设置的标准。这一年,是或不是该疑惑对超胞仅做 Gamma 点结构优化的创制呢?是还是不是要拉长K点密度再做结构优化呢。

以作者之见,那有赖于所商量的难点的复杂程度。大家的乘除从原胞开始,到超胞,到混合结构,到吸附结构,到影响和平消除离。每一步都在加码复杂程度。结构优化终点与初叶结构是有关的,如若超越对开首结构敏感的优化,这就头痛了。并且,还要小心到,催化反应不止与原子本人及其化学情形有关,还有大概会与几何构型有关。气固催化反应进度是电子的传递进程,也是成员拆分与重新组合的历程。若是优化终点的构型分裂,或许会招致化学反应的路径上的差异。仅从那点来看,第一性原理总计的复杂,结果上的客观决断都不是手册上写的那么轻松。

对此涉嫌构型敏感性的布局优化进度,笔者感到,以力作为收敛判据更贴切。而且亟需在 Gamma 点优化的底子上再进步 K 点密度继续优化,直到静态自洽总结时力达到未有标准的。

生物分子三个维度结构显示软件学习(Discovery Studio Visualizer)

总得来说,LINCS/SHAKE warning的出现依旧因为种类未有平衡。往往大家在举办了能量最小化后如故临时会蒙受这一个难点,並且平日出现在NPT平衡阶段(NVT因为尚未加压所以出现warning的概率相当的小),在料定拓扑没不通常的前提下,能够先进行一段时间步长很小的平衡,来松弛系统,以后再开展十分的大日子增加率的平衡。当然,也足以利用不相同的下压力耦合算法来落到实处高效的涣散类其余效应。

6. 结构优化参数设置

布局优化,只怕叫弛豫,是继续总计的基础。其收敛性受八个重大体素影响:开首结构的客体和弛豫参数的设置

初阶结构

发端结构满含原子积聚形式,和自旋、磁性、电荷、偶极等具有无可争辨物理意义的模子相关参数。比如掺杂,表面吸附,空位等结构,开首原子的间距,角度等的装置须求有自然的阅历储存。DFT总括短程强互相作用(绝对于范德华力),要是发轫间隔设置过远(如超过4埃),则鲜明导致未有异常慢以致得到不创设的结果。

比较好的安装方法能够参见键长。例如CO在O顶位的吸附,能够参照CO第22中学C-O键长来设置(如增加百分之二十)。也足以参照他事他说加以考察文献。记住一些大规模键长,规范晶体中原子间距离等参数,有利于巩固初阶结构安装的合理。实在可怜,能够先在小系统上测验,然后再放到大系统中算。

弛豫参数

弛豫参数对未有速度影响相当大,这点在企图职业没有任何铺开时可能不会意识到有哪些不妥,反正就给NSW设置个“无穷大”的数,最终总会有结果的。不过,时间是来之不易的,得当的装置3小时就未有的结果,不妥善的安装大概要四个白天加一个黑夜。借令你赶小说只怕赶着结业,你就理解那意味着这怎么样。

布局优化分电子迭代离子弛豫多个嵌套的进程。电子迭代自洽的快慢,有多少个响非常大的成分:初叶结构的客观,k点密度,是还是不是牵挂自旋和高斯展宽(SI创新霉素A);离子弛豫的消解速度,有八个比很大的熏陶因素:弛豫方法(IB宝马X3ION),步长(POTIM)和没有判据(EDIFFG)。

相似的话,针对理论催化的测算,初阶结构都是不太合理的。因而一先导运用相当粗劣的优化(EDIFF=0.001,EDIFFG=-0.2),相当的低的K点密度(Gamma),不思念自旋就能够了,这样NSW<60的装置就比较好。此外参数能够暗中同意。

因而第二轮优化,就足以进去下一步细致的优化了。就本人的经历,EDIFF=1E-4,EDIFFG=-0.05,不思量自旋,IB普拉多ION=2,其余默认,NSW=100;跑完后得以安装 IB科雷傲ION = 1 ,减小 OPTIM(默以为0.5,能够设置0.2)继续优化。

优化的时候让它协和闷头跑是极度的,平时看看中间经过,依据事态调解优化参数是能够很好的压实优化速度。那个时候,提交八个以上的职务排队是好的格局,叁个在调动的时候,下三个足以随着运转,不会因为停下当前职分导致机器空闲。

随意结构优化依然静态自洽,电子步的灭绝也时时让新手头痛。即使电子步不可能在40步内消失,要么是参数设置的标题,要么是开首模型太不好(不佳的不是一丝丝)。

静态自洽进度电子步不流失平日是参数设置有标题。那年,退换迭代算法(ALGO),进步高斯展宽(SI博来霉素A扩充),设置自洽延迟(NELMDL)都以精确的艺术。对于大系统相比较难消失的话,能够先调治AMIN,BMIX跑十多步,得到电荷密度和波函数,再另行总计。实在不可能了,能够先废弃它跑40步,未有未有的征象的话,停下来,得到电荷密度和波函数后再度总计。日常都能在40步内消亡。

对此离子弛豫进程,不调治关系也相当的小。开端三个离子步只怕要跑满60步(暗中同意的),前边就能够越来越快了。

一句话来讲,日常入门者,多看手册,多想多驾驭,多上机实施计算,比较易于进步到叁个科班出身操作工的水平。

一旦要想做到“准确打击”,做到能在主题素材初叶的时候就立即选择有效措施来搞定,就须要回归基础理论和计量办法上来了。

GROMACS的编写翻译/Linux基础/作业提交

在gmx邮件列表里面境遇那么些LINCS warning的人格外多,同样列出些我们各自超出的主题材料,以便参谋:

7. 优化结果对开首结商谈“优化路线”的依附

原子吸附问题非常小,可是小分子吸附,存在开首构型上的反差。slab上水平放置,依旧垂直放置,只怕导致未有结果上的差距。依据H-K理论,理想状态下,优化获得的应当是大局最小,但在数值计算的时候可能时时境遇不是全局最小的场地。实操中发掘,几个不等初叶结构优化收敛后在能量和布局上存在必然差别。

为了加紧收敛速度,非常是对此表面-分子吸附结构,初阶放松约束,比方EDIFF=1E-3,EDIFFG=-0.3,NSW=30恐怕是很好的装置。然而下边的境况相应谨严:

EDIFF=1E-3;
EDIFFG=-0.1;!或者更小
NSW=500;!或者更大

电子步收敛约束异常的小,而离子步约束偏大,离子步数又很多,这种气象下,可能变成的结果是布局弛豫到严重未知的间隔。

再在这里个基础上巩固约束来优化,大概便是劳而无功的了——结果不可改变局面的偏侧不正规的间隔。

好的做法,是对起来结构做相比松散的自律,弛豫离子步NSW应该界定在一个相当的小的数值内。EDIFF=1E-3的话,EDIFFG也极度是偏大学一年级些,如-0.3并不是-0.1. 那样能够在比较少的步数内达到开头收敛。

对此隔开基态的开头结构,一同始在这里么些松懈的封锁下跑多少离子步,时间上带来的益处是一点都不小的。对于九贰拾伍个原子的系统用vasp做Gamma点优化,假诺一开头就是正规优化(EDIFF=1E-4,EDIFFG=-0.02)设置,起首11个离子步恐怕都要花上多少个时辰。淌若那个时候才意识输入文件有错误,这晚上的日子就白费了,顺便带上清晨机械空转。

就此,笔者习贯的做法,是在上马几步优化后,会用 xcrysden 检查一下 XDATCA奥德赛中的数据,用 xdat2xyz.pl 生成 movie.xyz,然后看看弛豫进度是还是不是比照虚拟的那样。后续进度跑完贰个消亡进度,就再检查一下movie.xyz。如此那般,才如释重负的开展一而再总计。

GROMACS文件类型、参数设置、top文件详解、模拟流程、剖判工具

  1. 在拓宽二面角约束时,不准确的约束很轻巧导致LINCS warning,具体可查看这里;
  2. 也可以有人提出将压力耦合的时间常数tau_p再说调治,最小为1,具体可查阅这里;
  3. 从没应用周期化边界条件依旧所建的盒子太小也许会促成分子地方重叠从而引发LINCS warning,具体能够查阅这里;
  4. 过多的界定也会变成LINCS warning,像在EM过程中一贯不选取constraint而在一而再手续中直接使用constraint = all-bond,那时EM中发生的从未有过限定的构型很轻易与持续的限定相冲突,具体可查看这里;

8. 指标导向的构造优化

布局优化到这一个等第,是高端的了。为了拿走特定组织,可能为了证实某个猜想,要求规划合理的发端结构,然后在这里个基础上小心优化,举例POTIM=0.1 跑几步看看,然后修改优化参数。

作者遇见过的一件跟结构优化关系十分大的算例是 CeO2 氧空位结构电子工业局域的难点。依照日常方法(从优化好的bulk建slab模型,然后优化)获得三个O空位留下的五个电子均匀局域到O次外层四个Ce原子上,获得空位产生能2.34eV.经高人辅导后,调度空位周围O原子地点,打破对称性后再行优化,五个电子完美的局域到七个Ce原子上了。何况空位造成能缩短到2.0X eV。从那么些例子能够看来,结构优化存在重重本领的,那么些技巧创立在商量者对模拟目的的物理意义的明白上。对物理图像的直观浓重精晓,技艺抓实模型预设,在那引导下才只怕有指标的优化出不如日常的结果。

日前重头戏原理理论中的交流关联泛函部分含有经验参数。思量那一点对优化结果的震慑也很风趣。比方有大家提到,DFT U参数对少数结构的未有终态构型有震慑。构型的退换也许影响表面反应进度。基于那点,二个好的图谋讨论大概就出去了。

诚实进度接连复杂多变的。无论何种模拟,估计都足以找到一些质量评定现象来表达。不过毕竟应该怎样评判模拟结果,怎样从注重原理研讨中得出有意义的下结论要求很好的洞察力。那样的照本宣科不见得就非得树立的考试的根基上,完全凭空设计的模型有望更能雅观的讲授本质。

GROMACS实例演示

9. 在单机上总括态密度好像不会出难点

先是个WARubiconNING,能够在INCAXC90文件中设置NGX,NGY和NGZ的值,设置的值要丰富大,就足以解除这一个warning。设置多大方便呢?那就要用到编写翻译vasp时,同一时间也编写翻译获得的make param小程序, make paramv 能够扶持你预先检查你设置的文书是还是不是科学,以致一些参数的值是还是不是妥善。要拿走确切的NGX,NGY,NGZ以致美国篮球职业联赛NDS,先在INCA昂Cora中不安装这几个参数的值,然后运转makeparam >param.inc,此中param.inc是带有了出口结果的文书,在param.inc文件中你能够见见这几个参数的值,以至总计大概必要多少的内部存款和储蓄器。然后把param.inc文件中的NGX,NGY,NGZ和美国篮球专门的学业联赛NDS的值拷贝到INCAPRADO文件中。

第叁个是总计态密度时,笔者个人的做法是,日常把KPOINTS文件中的k点增加,然后把INCALacrosse文件中的ISTART=1,ICHA智跑G=11,当然还设置XC90WIGS。最终把静止自洽计算得到的CHG和CHGCA哈弗文件拷贝到当前目录下。从本人在单机上的估计来看,未有WAVECAKuga文件也是足以总计态密度的。作者想你出现的这一个题材,恐怕是您cluster上测算时,每种节点上的CHGCA奥迪Q5和WAVECAEnclave文件不平等导致的。

其八个是当k点数扩大了,会油可是生三个WA昂科拉ING,要把此WALacrosseNING消失掉,在INCAPAJERO文件中设置NELMDL,它的值小于等于暗中同意值(暗许值好疑似-5,你能够设为-6)。未有cluster的种类用来计量,也未有如此的阅历,笔者仅从在单机上的计量经验来谈,有错还请见谅。

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10. 怎样用VASP总结铁磁、反铁磁和顺磁

顺磁,意味举行 non-spin polarized 的乘除,也便是 ISPIN=1。

铁磁,意味实行 spin-polarized 的计量,ISPIN=2,并且每一个磁性原子的开端磁矩设置为同一的值,也正是磁性原子的 MA林大霉素OM 设置为同样的值。对非磁性原子也得以设置成同样的非零值(与磁性原子的平等)或零,最终未有的结果,非磁性原子的local磁矩相当小,快临近0,异常的小的情况,异常的大概代表真的是非磁性原子也会被极化而产出非常的小的local磁矩。

反铁磁,也意味着要拓宽 spin-polarized 的谋算,ISPIN=2,那是需使用反铁磁的磁胞来举行总括,意味着此时计算机技艺切磋所选取的晶胞不再是铁磁计算时的细微原胞。比如对铁晶体的铁磁状态,你能够选用bcc的原胞来总计,不过在拓展反铁磁的Fe总括,这是你须要动用sc的构造来测算,总计的晶胞中回顾四个原子,你要安装三个原子的MA土霉素OM为正的,另一个原子的MA克拉霉素OM设置为负,但是它们的相对值同样。由此在张开反铁磁的计量时,应该分明好反铁磁的磁胞,以致磁序,要判定哪一类磁序和磁胞是最大概的反铁磁状态,那只好是先搞好各个恐怕的排列组合,然后分别计算这一个可能构成的情状,最终相比它们的总能,总能最低的正是大概的磁序。一样也足以与它们同铁磁或顺磁的举办相比较。领会到该质地终归是铁磁的、依旧顺磁或反铁磁的。

亚铁磁,也意味要开展 spin-polarized 的计算,ISPIN=2,与反铁磁的总结类似,分裂的是原子正负磁矩的断然值不是样大。非共线的磁性,那需使用特意的non-collinear的来展开估测计算,除了要设置ISPIN,MA放线菌壮观素OM的设置还需求钦点各样原子在x,y,z方向上的轻重。这种状态会复杂一些。

比释尊讲,对于 Mn-Cu(001)c(2x2) 这种系统,原胞里面有2个Mn原子,那么你直接让三个Mn原子的MA丙胺搏来霉素OM的相对值一样,符号相反就足以了,再拉长ISPIN=2。那样就能够实现进行反铁磁的计量了。

第二天

11. vasp在估测计算磁性的时候,oszicar中获得的磁矩和outcar中拿到各原子磁矩之和差别等在投稿的是还是不是曾碰着有审阅稿件人狐疑,对于那些不均等你们平日是怎么解释的了?

答:OSZICAWrangler中获得的磁矩是OUTCACR-V中最后一步得到的总磁矩是分外的。总磁矩和各原子的磁矩(RMT球内的磁矩)之和之差正是间隙区的磁矩。因为有间隙区存在,区别是符合规律的。

8:30--11:30GROMACS上机试行1

12. 磁性总计应该比较担负。你应有还采纳其余程序总结过磁性,与vasp结果相比是或不是同样,对磁性计算采纳的前后相继有怎么样推荐。

ps:由于曾选用vasp和dmol算过非周期种类磁性,结构对磁性影响相当大,因而利用那四个程序总结的磁性要一致很费劲。还不敢明确毕竟是哪个程序可能离谱。

答:倘诺算磁性,全电子的结果更标准,笔者的有的计量结果突显磁性原子对在不久前邻的任务时,PAW与FPLAW给出的能量差不等同,在长程时相符的很好。就算并从未改造定性结论。感到PAW就如无法很好地陈述较强耦合。小编计划在搜索原因,首要使用exciting和vasp做相比较。总结磁性推荐使用FP-LAPW, FP-LMTO, FPLO很迷惑人(不过是经济贸易的),前面一个是O(N)算法。

溶剂体系

13. POTCAR 的建立

POTCACRUISER 将在告诉vasp总计的系统中所饱含的各个因素的赝势 pesudopotential,vasp本人就隐含比较完善的赝势包,大家须要做的正是挑选大家需求实际哪类赝势,然后把相应的文书拷贝产生大家切实的POTCA安德Lavin件。我们以GaAs为例。

实现水和有机溶剂的参数设置和宪章,进行温度、密度、偶极矩、介电常数、蒸发焓、扩散周详、径向布满等总计分析。

1. 赝势的抉择

vasp的赝势文件放在目录 ~/vasp/potentials 下,可以看出该目录又富含八个子目录 pot pot_GGA potpaw potpaw_GGA potpaw_PBE ,个中每一个子目录对应一种赝势情势。

赝势按发生艺术能够分为PP (standard pesudopotential,当中绝大大多是USPP, ultrasoft pesudopotential) 和PAW (projector augmented wave method)。按交流关联函数的例外又能够有LDA (local density approximation) 和GGA (generalized gradient approximation),个中GGA之下又足以再分为PW91和PBE。

上述种种目录对应起来分别是pot -> PP, LDA ; pot_GGA -> PP, GGA ; potpaw -> PAW, LDA ; potpaw_GGA -> PAW, GGA, PW91 ; potpaw_PBE -> PAW , GGA, PBE。接纳有个别目录进去,大家还大概会意识对应每个成分往往还有七种赝势存在。那是因为依照对截断能量的选取不一致还是可以分为Ga,Ga_s,Ga_h,或许依据半芯态的两样还是能够分成Ga,Ga_sv,Ga_pv的不同。

相似推荐选用PAW_PBE。个中各种要素具体推荐哪一类样式的赝势可以参见vasp workshop中有关赝势部分的ppt。当然本人能测验之后在增选是Infiniti可是的了,现在再聊。

学员在这里阶段可学习Amber力场参数的创设、标准的积极分子引力学计算流程、气相和液相类别的效仿设置,以致GROMACS内置的数额深入分析程序,以致加重对GROMACS文件类型、分子处理、参数设置和第一命令的知情。

2. POTCAR的建立

选好哪个种类赝势之后,步向对应的目录,你探望到其中有那般多少个文本,POTCALX570.Z PSCTTucson.Z V_RHFIN.Z WS_FTP.LOG 。我们须要的是率先个。把它解压,如 zcat POTCAR.Z > Ga 。对As成分我们也得以接近拿到一个As文件。用 cp 命令恐怕 mv 命令把那八个文件都移到我们的做事目录里。然后再用 cat 命令把那七个文本合併在一同,如 cat Ga As > POTCAR ,那样就获得了大家须求的 POTCATucson。同理,有多少个因素的 POTCA逍客也得以这么发生。这里须求静心的是,记住成分的排列顺序,以往在 POSCAQashqai里各样要素的排列正是按着这里来的。

13:30--17:00 GROMACS上机施行2

3. POTCALacrosse里的音信

假诺你想看POTCA讴歌RDX长什么样,能够用 vim POTCAR 命令,进去后方可用上下键移动光标。想出来的时候,能够敲入 :q! 就足以。具体的vim的下令能够在互连网查到。日常小编会看POTCAOdyssey里的截断能量为多大,用grep -in "enmax" POTCAR

浮言B3LYP的赝势总结相比准,小编在MS上面测验过,好像DOS和能带图的测算确实相比准。然则不知道vasp有未有近似的赝势包。

hybrid functional 的一个钱打二14个结,并无需特定的 hybrid functional 的赝势。超过四分之二就是基于GGA-PBE的赝势来做,也便是芯电子与价电子的沟通关联效应,以致芯电子与芯电子的置换关联效应依然依照GGA-PBE的,只是将价电子与价电子的置换关联效应通过hybrid functional调换关联来汇报。

矿物质/蛋氨酸-配体复合物种类

14. VASP中装有能量的物理意义及它们中间的差异,让您根本搞理解VASP的具备能量

成功三磷酸腺苷、果胶/配体在水溶液中的模拟计算,解析矿物质的柔性、二级结构、亲/疏水面积、回旋半径、木质素/配体的组成能、间隔、氢键、静电和范德华作用等深入分析,同不平时间尝试对藻多糖进行突变或修饰,并动用Discovery Studio Visualizer制作高水平三维结构图片。

1. 固体的组合能与内能

内能 E(结合)= U(内能),平日景观都把孤立原子的能量作为能量参谋试的场合。前段时间有个同学问VASP中得出的相对能量是周旋于怎样的,其实就是相对孤立原子得。

学员在这里阶段可学习GROMACS对类脂和配体坐标文件的拍卖命令,精通软件对混合分子体系(胡萝卜素/配体/离子/水)的参数设置以致力场文件的修改,明白GROMACS软件对三磷酸腺苷种类的剖判程序。________________________________________

2. 随意能与内能之间的关系F=U-TS

笔者们都了然VASP的具有总括都以在相对0度下的景况,T=0代入上式,有F=U。所以结合就相当于内能等于随意能。分明有Free energy TOTEN=energy without entropy恒成立...

那时一定有人会说邪乎啊,能够看VASP手册,候博的参谋书作证,断定不对得。

现行反革命自个儿告诉您确实它们二者确实有分别,区别在上面包车型客车事态

  1. 当我们用ISMEA库罗德=-5时,费米能这儿未有展宽,它算出来的正是全然在相对0度的能量。Free energy TOTEN=energy without entropy恒创造。
  2. 不常为了在数学上管理的福利,为了更易于积分,大家也用ISMEA纳瓦拉!=-5(!=是不等于的意趣)的秘诀,那一年费米能那儿有一定的展宽。此时,大家轻易想到,有展宽不正是一对一有早晚的熵值吗?所以这一年固然算的是相对0度的场馆,不过有自然的熵值(大家应精晓,那么些熵值不是由必然的温度带来的,而是数学管理的结果)。所以在SMEA福睿斯!=-5的法子我们会开采Free energy TOTEN和energy without entropy有早晚的歧异。此时energy without entropy是Free energy TOTEN在SI土霉素A趋于0的终点。

注意:(1)有人在算单个原子的能量时会发掘单个原子的能量即便异常的小但实际不是0,不过按自己下面的推理,固体中的结合能是对峙孤立体系的能量而来的,所以单个原子获得的TOTEN肯定是0啊,原因在于我们的POTCA奥迪Q3不也许绝对合理,何况大家也领略总括单个原子的能量就是为了检验赝势,单原子获得的TOTEN越小表达赝势越好。但貌似不会正好是0.对这一个说法笔者还设有一点疑问,写在了最终边。

(2)固然您放在心上的话,energy without entropy与Free energy TOTEN在SI罗红霉素A趋于0亦非截然相等,不过也会意识它们中间的差异在10E-3左右,原因在于计算机求积分、求极限不能够像大家人一样达到自便的精度。

第三天

15. VASP 中过渡态计算设置的某个认识

估测计算过渡态先要纠正心态,不急功近利动手。步骤如下:

  1. 做模型,初态IS和终态FS,分别组织优化到基态;
  2. 线形插入images: nebmake.pl POSCA翼虎.IS POSCATiggo.FS N N为image个数。
  3. nebmovie.pl,生成movie.xyz。用Xcrysden --xyz movie.xyz 一再观望动画,留心检查进程的合理。这里要提醒,POSCA福睿斯.IS 和POSCA大切诺基.FS中原子坐标列表的次第必需相应。
  4. 写INCAENVISION,选IOPT。注意,最佳忘记 vasp 自带的 NEB,而整整顿改进用满含vtstool 的 vasp. IBHighlanderION=3,POTIM=0关闭vasp自带的NEB功用。
  5. 过渡态总括第一个离子步最耗费时间,也最轻松出难题,也是模型设计合理核实的重大环节。所以能够选小一些的ENCUT,能够毫不思量自旋(ISPIN=1),也不用想念DFT U。况且用最快最粗糙的算法(IOPT=3,其余暗中认可)。
  6. 带vtstool的vasp-ClNEB(NEB)过渡态计算ICHAIN=0作为入口,那一个也是暗中同意的。LCLIMB=TRUE也是暗中同意的。若是不用climb image,能够安装LCLIMB = False.
  7. 消失判据EDIFFG<0。过渡态总结要以力为收敛判据,实际不是能量。日常EDIFFG=-0.05就足以承受,-0.02或然-0.01更加好。但是作为开端的过渡态总计,能够安装很宽的流失条件,如EDIFFG=-1.
  8. 起始过渡态收敛后,修改INCA凯雷德中的优化器(IOPT),并修改相应参数(参照他事他说加以考察vtstool官方论坛),EDIFFG改小(如-0.05),然后运行vfin.pl,那些本子自动帮您希图在原来的根基上延续运行新的过渡态总括(完结cp CONTCARubicon POSCA奥迪Q3, 保留电荷密度和波函数的操作)。
  9. 过渡态如何验算虚频呢?举例一个6层原子层的slab上表面吸附属小学分子。slab下部3层原子是一向的。验算虚频的时候,是或不是如故原则性下边三层原子,然后依据平日频率总结方式来算虚频?这样的话,可以移动的原子数在20数额级上,怀念八个自由度,及其构成,就有一点数不完居多可能了。

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9778818威尼斯官网:SHAKE警告及应对,计算问题小结。8:30--11:30GROMACS上机施行3

膜蛋白系列和双相连串

完成膜蛋白类别(蛋白嵌入肌醇磷脂双分子层)和双相系列(甲醛/水、环环丙烷/水,核酸/环十五烷/水)的装置和模仿。

学生在这里阶段可学习GROMACS对膜蛋白种类和、混合溶剂连串、核酸连串的拍卖和营造以致VMD软件对模拟轨迹文件的可视化,复习混合分子种类参数的装置,学习力场参数文件的收获和手动编辑。

13:30--17:00GROMACS上机施行4

粗粒化分子引力学模拟

利用马丁i力场完结环糊精和膜蛋白的粗粒化参数设置和宪章,相比较全原子力场和粗粒化力场的异样和适用范围。抓牢学生对GROMACS软件适用范围、mdp和top文件类型的编排、系统平衡、时间增进率选取、力场参数选用和构建、出错调节和测量检验等一雨后春笋首要难点的认知。

答应解惑,相互切磋。

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张先生,管法学大学生,有增加的GROMACS使用经验,运用GROMACS所做的调查切磋专门的职业已刊登在Journal of Physical Chemistry Letter,Journal of Chemical 西奥ry and Computation,Journal of Chemical Information and Modeling等国际学术刊物。

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