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[交流]
【求助】請問哪種方法的模擬結(jié)果更加可信？ 已有6人參與
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在模擬氨基酸分子在水溶液中最穩(wěn)定的分子構(gòu)象時，文獻中常用的方法有：DFT,ab initio, B3LYP/6-31+G, HF, MP2, MS, Discover3等，不考慮計算時間的話，請問這些方法中哪些方法的計算結(jié)果最可信（最準確）？ DFT 和MS, Discover3 相比，誰更準確？ 本人對模擬不太懂，多謝指點啊。  [ Last edited by wuli8 on 2010-4-26 at 13:22 ] |
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 第一性原理 |
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ChemiAndy
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gavinliu7390(金幣+3):謝謝交流！ 2010-04-27 11:02
xiaohunhun(金幣+3):發(fā)錢，表揚 2010-04-27 11:59
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hi,做分子模擬，比如模擬氨基酸的穩(wěn)定構(gòu)象，從熱力學(xué)上講，就是要找到自由能最低的構(gòu)象。 對于一個真空中的單分子，能量就是自由能，因此只要搜索它各種可能的構(gòu)象（靜態(tài)），然后看看哪個能量最低即可。 在溶液中，溶質(zhì)構(gòu)象受到溶劑的影響，穩(wěn)定構(gòu)象可能不一樣，自由能需要通過動態(tài)模擬確定，這就是分子動力學(xué)MD（Molecular dynamics）。分子動力學(xué)模擬的關(guān)鍵也是計算能量，相比較靜態(tài)的方法，動態(tài)的，對溶液體相（Bulk solution）的模擬，需要精確計算氨基酸溶質(zhì)和溶劑的分子間相互作用能。 因此，無論哪種方法，能量計算的精度決定了計算結(jié)果的好壞。 能量計算分為考慮電子結(jié)構(gòu)的（從頭算HF,MP2，密度泛函DFT, 統(tǒng)稱第一性原理理論），不考慮電子結(jié)構(gòu)的(純經(jīng)典分子力學(xué)MM，, Molecular Mechanics: 比如CHARMM, AMBER); 還有一些半經(jīng)驗的（AM1, PM3），介于二者之間，但是也是考慮電子結(jié)構(gòu)的。 HF和DFT是兩大類的從頭算能量計算方法，它們通過計算電子的分布得出能量。他們的區(qū)別在于基本的思路不一樣，HF從分子軌道（原子軌道的線性組合）導(dǎo)出能量信息，而DFT通過電子云密度導(dǎo)出能量信息。 前面有朋友說MP2最準確，的確是這樣的。它是一種后HF(Post HF)方法。因為HF計算沒有充分考慮電子相關(guān)（correlation, 簡單說是電子電子相互作用），因此MP2在HF的結(jié)果上進行修正（MP2是二級微擾方法，還有MP4等高級微擾方法）。MP2是上述方法中最為耗時的計算。而DFT是計算精度與速度都比較適中的的方法。 關(guān)于B3LYP/631+G*, 這是一種基于DFT的方法，B3LYP指的是電子交換與相關(guān)的一種處理方法。631+G*是基組，即求解Schrodinger方程所用的基函數(shù)，它決定了計算的精度。還有6311++G(d,p)等等，一般來說，基組越高越好。 所有基于電子結(jié)構(gòu)的能量計算都很慢，不適合于大規(guī)模的分子動力學(xué)模擬（也有從頭算分子動力學(xué)，大多基于DFT），因此，一般分子動力學(xué)模擬都采用分子力學(xué)的方法計算能量。相比較HF, DFT, 分子力學(xué)(又叫分子力場force field)把分子看成是用彈簧連起來的帶電小球，描述小球間相互作用的函數(shù)叫勢函數(shù)，又叫分子力場force field，一個分子力場一般包括一套原子類型的定義，一套勢函數(shù)，以及不同原子類型的參數(shù)。適用于生物體系模擬的分子力場有CHARMM, AMBER等。 GROMACS是一個進行分子動力學(xué)模擬的軟件，你需要用它來運行模擬，包括搭建你的模擬所用的盒子，選定所用的力場，設(shè)定模擬時間，分析模擬結(jié)果等等。 Gaussian是進行電子結(jié)構(gòu)計算所用的軟件,可以進行HF, DFT, MP2等各種電子結(jié)構(gòu)計算，也能進行一些基于分子力學(xué)的計算，但是gaussian不適合于進行分子動力學(xué)模擬計算。 如果想做基于電子結(jié)構(gòu)的分子動力學(xué)模擬（第一性原理分子動力學(xué)），你需要使用VASP, ABINIT, DMOL, CPMD, cp2k 等軟件，它們一般基于DFT理論。為了加速計算，它們一般把內(nèi)層電子簡化為一個球，只計算價層電子的結(jié)構(gòu)。即使這樣，第一性原理分子動力學(xué)往往需要大規(guī)模并行計算，非常昂貴。 以上是我的一些理解，供初學(xué)者參考。不對的地方，請大家指教。 [ Last edited by ChemiAndy on 2010-4-27 at 03:38 ] |
7樓2010-04-27 03:35:29
chimegreen
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2樓2010-04-26 11:13:52
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