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毛毛蟲(chóng)_銀蟲(chóng) (小有名氣)
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在MD中 flying ice cube 怎么理解？
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7樓2015-06-24 19:53:10
ChemiAndy
木蟲(chóng) (正式寫(xiě)手)
- 計(jì)算強(qiáng)帖: 1
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dbb627: 金幣+2, 謝謝指導(dǎo) 2013-08-30 10:00:31
毛毛蟲(chóng)_: 回帖置頂 2013-08-30 10:05:45
dbb627: 金幣+2, 謝謝指導(dǎo) 2013-08-30 10:00:31
毛毛蟲(chóng)_: 回帖置頂 2013-08-30 10:05:45
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當(dāng)你用分子動(dòng)力學(xué)模擬一個(gè)分子或cluster在氣相中的運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，如果你發(fā)現(xiàn)分子的振動(dòng)越來(lái)越弱，而平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)越來(lái)越強(qiáng)的時(shí)候，這個(gè)就是flying ice cube現(xiàn)象了，因?yàn)榉肿拥暮孟褚粋�(gè)凍住了的僵硬的cube一樣飛來(lái)飛去。這是怎么造成的呢？因?yàn)関elocity scaling的熱浴算法。 velocity scaling算法是這樣的，你有一個(gè)設(shè)定的溫度，根據(jù)你的粒子數(shù)N和能均分定理，你就有個(gè)目標(biāo)動(dòng)能K=3N*kT/2。在跑動(dòng)力學(xué)時(shí)，特別是體系不平衡的時(shí)候，你的分子的勢(shì)能會(huì)轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，造成溫度升高。怎么辦呢？scale所有粒子的速度，即動(dòng)能。比如，當(dāng)前動(dòng)能是目標(biāo)動(dòng)能的2倍，那么，你可以讓所有的粒子速度乘以[latex]\sqrt{2}[\latex], 這樣動(dòng)能就scale到目標(biāo)動(dòng)能了。相當(dāng)與按比例砍掉一半。但是這樣砍有個(gè)問(wèn)題，就是說(shuō)其中的振動(dòng)能占總動(dòng)能的比例大（～90%），被砍掉的絕對(duì)量也大。而平動(dòng)能和轉(zhuǎn)動(dòng)能砍掉的絕對(duì)量卻小。你會(huì)說(shuō)，這沒(méi)什么啊，如果當(dāng)前總動(dòng)能小，你會(huì)把它scale大，按比例增大的話(huà)，振動(dòng)能也補(bǔ)的多呀。問(wèn)題是，一般的模擬通常是從一個(gè)沒(méi)有relax過(guò)的構(gòu)象開(kāi)始的，這種構(gòu)象一般都是勢(shì)能高，因此會(huì)轉(zhuǎn)化為動(dòng)能造成溫度升高。這樣，動(dòng)能被砍的機(jī)會(huì)多于被補(bǔ)的機(jī)會(huì)。關(guān)鍵是說(shuō)，按這種砍法，振動(dòng)能損失與平/轉(zhuǎn)動(dòng)能的損失不符合能量分配定理：振動(dòng)能減小太多，分子被凍僵，但是平/轉(zhuǎn)動(dòng)能卻沒(méi)有顯著減小。不僅沒(méi)有減小，由于勢(shì)能源源不斷的補(bǔ)充，平/轉(zhuǎn)動(dòng)能反而可能不斷增加。這種現(xiàn)象是Harvey SC等人在1998年首先在J Comp Chem 19(7): 726-40討論的。 首先說(shuō)，這個(gè)問(wèn)題只在哈密頓不守恒的熱浴算法中才會(huì)出現(xiàn)。所謂哈密頓不守恒算法，就是這種scale的算法，你把能量砍掉不要了，交給環(huán)境了，但是環(huán)境并不包括在你的哈密頓里。如果用擴(kuò)展拉格朗日算法，則不會(huì)出現(xiàn)這種問(wèn)題。因?yàn)閿U(kuò)展拉格朗日算法是要把環(huán)境作為一個(gè)虛擬的量加入到哈密頓中，這樣整個(gè)體系相當(dāng)于一個(gè)孤立體系。孤立體系有什么好？孤立體系是嚴(yán)格能量守恒的。所以其中的每一步在相空間中出現(xiàn)的概率相等。等概率假定是系綜理論的基本原理，這樣的采樣才有堅(jiān)實(shí)的物理基礎(chǔ)。環(huán)境怎么包括到哈密頓中來(lái)呢？用一個(gè)虛擬的儲(chǔ)熱罐，這個(gè)儲(chǔ)熱罐按照一定的頻率與體系進(jìn)行熱耦合：當(dāng)體系溫度過(guò)高時(shí)，把多余的能量都逐步交給儲(chǔ)熱罐；反之，從儲(chǔ)熱罐中向體系輸送能量。 在熱浴算法中，只有Nose-Hoover是擴(kuò)展拉格朗日算法，配備了儲(chǔ)熱罐。而velocity scaling和berdersen等都是哈密頓不守恒的。那為什么還要用velocity scaling等算法呢？一般是因?yàn)轭A(yù)平衡階段需要快速使體系達(dá)到目標(biāo)溫度，然后再在采樣階段使用Nose-Hoover。使用Nose-Hoover后，體系會(huì)自己通過(guò)能量傳遞，自然地達(dá)到振動(dòng)能和平轉(zhuǎn)動(dòng)能分配合理的狀態(tài)。但是，最好再scaling算法結(jié)束后或者進(jìn)行當(dāng)中，不斷消除平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。 |
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2樓2013-08-30 08:48:27
毛毛蟲(chóng)_
銀蟲(chóng) (小有名氣)
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送紅花一朵 |
您好，非常感謝您熱心的解答，我在用DFTB給一個(gè)體系加多個(gè)OH·的過(guò)程中，老出現(xiàn)Failure in diagonalisation routine dsygvd, non-positive definite overlap! Minor 103138 responsible.錯(cuò)誤，我看了一下體系的溫度，發(fā)現(xiàn)，溫度并沒(méi)用像預(yù)設(shè)的那樣，而且相差很遠(yuǎn)，比如最初設(shè)定300K，跑6ps就能達(dá)到1000多k了，用的熱浴是Nose-Hoover，于是，我更換了熱浴，berdersen，溫度是可以大致恒定，但是運(yùn)行了加了24個(gè)OH(2.4ps)之后，還是出現(xiàn)上面錯(cuò)誤停掉，不知道是怎么了？我也用Andersen熱浴試過(guò)了，還是死了。輸入文件見(jiàn)http://www.gaoyang168.com/bbs/viewthread.php?tid=6287449貼。 |
3樓2013-08-30 10:29:02
ChemiAndy
木蟲(chóng) (正式寫(xiě)手)
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【答案】應(yīng)助回帖
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毛毛蟲(chóng)_: 金幣+10, ★★★★★最佳答案, 十分感謝 2013-10-04 18:47:48
csgt0: 金幣+2, 謝謝 2013-10-08 16:31:02
毛毛蟲(chóng)_: 金幣+10, ★★★★★最佳答案, 十分感謝 2013-10-04 18:47:48
csgt0: 金幣+2, 謝謝 2013-10-08 16:31:02
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剛看到你這個(gè)回復(fù)，不知道你的問(wèn)題解決了沒(méi)有。 “Failure in diagonalisation routine dsygvd” 錯(cuò)誤最主要的原因是原子幾何構(gòu)型太離譜，比如，兩個(gè)原子太接近。 我看了一下你的輸入文件，有幾個(gè)疑問(wèn)，可能是導(dǎo)致病態(tài)幾何結(jié)構(gòu)的因素。 首先 Thermostat = NoseHoover { Temperature [Kelvin] = 673.150000 CouplingStrength [cm^-1] = 400 } 1. 你設(shè)定的溫度是673K，而不是300K，不知道是不是typo。 2. 其次，你的nose熱浴耦合頻率設(shè)定了400 cm-1，對(duì)應(yīng)的耦合間隔時(shí)間大概是80fs。這個(gè)頻率太低了。在耦合之前，體系的溫度已經(jīng)波動(dòng)到了災(zāi)難性的地步。建議改成至少4000 cm-1試試。如果體系的溫度波動(dòng)還是太大，繼續(xù)調(diào)高這個(gè)頻率至5000。一般來(lái)說(shuō)，這個(gè)值應(yīng)該等于體系內(nèi)最高頻的振動(dòng)頻率，也就是你的O-H鍵振動(dòng)頻率，其值在3500-4000cm-1. 百原子體系的溫度波動(dòng)在50K-80K左右是允許的。 3. 是你的體系怎么會(huì)有多達(dá)26個(gè) unpaired electons 呢？你的體系是典型的CHO體系，在正常情況下應(yīng)該都是成對(duì)的呀。此外，F(xiàn)illing = Fermi {Temperature [Kelvin] =1673.150000} 一般是針對(duì)半導(dǎo)體或金屬體系，為了讓電子在Fermi面的連續(xù)分布才會(huì)要那么高的溫度。一般CHO體系建議設(shè)為50K試試。 |
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4樓2013-09-28 03:41:28
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