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CH4在MOF-5中的自擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算 已有12人參與
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【本帖重點(diǎn)是MS的操作】 這個(gè)帖子主要是講自擴(kuò)散系數(shù)的MS操作，主要涉及forcite模塊、adsorption locator模塊。限于知識(shí)和硬件水平，帖子內(nèi)計(jì)算得到的自擴(kuò)散系數(shù)無參考意義。帖子最后我會(huì)單獨(dú)寫寫自己關(guān)于提高結(jié)果準(zhǔn)確性的理解。 因?yàn)槲易约簩?duì)MOF材料不是很熟悉，如果關(guān)于MOF的說法有錯(cuò)誤的地方希望大家看到了指出來。 CH4在MOF-5中的自擴(kuò)散系數(shù)計(jì)算 1、MOF-5建模 2、MOF-5吸附CH4后的模型 3、forcite動(dòng)力學(xué)計(jì)算 4、自擴(kuò)散系數(shù)分析 1、MOF-5模型來自論壇 http://www.gaoyang168.com/bbs/viewthread.php?tid=1785384 選的是沒有化學(xué)鍵的一個(gè)模型，導(dǎo)入MS 用calculate bonds自動(dòng)生成鍵【這個(gè)功能平時(shí)不常用，容易出現(xiàn)奇怪不合理成鍵，不過這次挺好用】 成鍵后觀察結(jié)構(gòu)，注意苯環(huán)的畫法、Zn的4配位、對(duì)苯二甲酸中-COO-的連線方式 makeP1取消結(jié)構(gòu)對(duì)稱性【否則下步的CH4會(huì)按對(duì)稱性加入而不是隨機(jī)加入】 【不知道大家對(duì)這個(gè)成鍵有沒有意見，對(duì)苯二甲酸部分，這樣畫是不是有問題，常規(guī)畫法是O-C=O吧，大家可以試試看按常規(guī)畫法能不能畫出合理結(jié)構(gòu)】 新建CH4的結(jié)構(gòu)文件，這個(gè)應(yīng)該不用多說吧 2、激活MOF-5的結(jié)構(gòu)文件，打開adsorption locator task沒得挑，quality為medium adsorbate選擇CH4結(jié)構(gòu)文件，loading為10表示吸附10個(gè)CH4分子 energytab：forcefield選dreiding，旁邊more，取消勾選calculate automatically，點(diǎn)擊calculate，沒有錯(cuò)誤表示dreiding力場可用，勾選calculate automatically。charge use current，quality medium，summation全選atom based location、properties全部默認(rèn) run 生成的std文件有10個(gè)可用的結(jié)構(gòu)，選擇一個(gè)結(jié)構(gòu)打開 ctrl+A，ctrl+C，新建一個(gè).xsd，ctrl+V【或者直接用目錄下生成的.xsd文件】 單擊MOF-5上的一個(gè)原子，右鍵select fragment，display style-none隱藏MOF-5 ctrl連續(xù)選擇所有CH4分子，edit——edit sets——new——命名CH4 空白處右鍵display style-line，恢復(fù)MOF-5的顯示 3、forcite Geometry optimization more-勾選optimize cell；energy-dreiding，calculate automatically，use current，atom based 跟之前設(shè)置都一樣。優(yōu)化晶胞。 Dynamics more dynamics-NVT系綜，298K，time step0.01fs，total simulation time5.0ps，frame output every每500步輸出一個(gè)結(jié)構(gòu) thermostat-velocity scale，波動(dòng)1.0K advanced-energy deviation 默認(rèn)5w【time step0.01fs的設(shè)置不合理容易出現(xiàn)deviation超過w5的錯(cuò)誤】 energy 同之前的設(shè)置 run 4、打開.xtd文件，包含了整個(gè)dynamic過程每500steps輸出的frame forcite——analysis——mean square displacement，sets為CH4 origin step設(shè)定最小值，length設(shè)定最大值 analyse 生成MSD.xcd和MSD.xtd，觀察xcd文件，選擇有效數(shù)據(jù)范圍，對(duì)上述的origin、length重新設(shè)置重新analyze 打開新生成的MSD.xcd選擇兩列數(shù)據(jù) tools——plot graph——scatter 2D，show best fit line——plot 生成的Scatter plot.xcd，有斜率，自擴(kuò)散系數(shù)=斜率/6 【該步可以用其他數(shù)據(jù)軟件處理，只需復(fù)制所有數(shù)據(jù)到其他軟件即可】 我計(jì)算的自擴(kuò)散系數(shù)只有3.5/6，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于文獻(xiàn)值http://www.docin.com/p-462693767.html —————————————————————————————————— 之前說過，限于知識(shí)和硬件，僅能做MS操作的演示，本帖的最后結(jié)果沒有參考意義 下面關(guān)于如何盡量做到合理數(shù)據(jù)寫寫我自己的理解 1、力場，MS自帶的力場中只是能夠自動(dòng)分配MOF-5力場的就沒幾個(gè) 例如Zn的力場，dreiding分配的是zinc；UFF分配的是zinc，tetrahedral，+2 oxidation state，可以說通用力場只做通用計(jì)算，并不專門用于MOF，計(jì)算的數(shù)值可能會(huì)差點(diǎn)。MOF好用的力場有OPLS、Trappe等，可惜MS都不能用 http://www.gaoyang168.com/html/201103/3000701.html http://www.gaoyang168.com/html/200905/1311556.html【介紹了如何修改力場，可以試試用需要的LJ勢函數(shù)修改力場文件】 dynamic過程應(yīng)該也可以用第一性原理或者量子化學(xué)計(jì)算吧，結(jié)果可能精確點(diǎn)，時(shí)間么，大家都懂的，有服務(wù)器會(huì)好點(diǎn)吧 2、dynamic的時(shí)間，依舊來源文獻(xiàn)http://www.docin.com/p-462693767.html。 文獻(xiàn)里做了6ns，前面2.5ns用于平衡結(jié)構(gòu)，后面3.5ns的數(shù)據(jù)用于計(jì)算MSD和自擴(kuò)散系數(shù)。我這里的5ps，打開energy.xcd看波動(dòng)太大，完全沒有平衡的意思 最后附上doc版和MOF-5的未成鍵cif |
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- 附件 2 : MOF.cif
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21樓2014-11-06 19:36:22
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雪中送炭吶  我是做分子篩吸附氣體的動(dòng)力學(xué)模擬，剛接觸，看了樓主的分享，覺得受益匪淺！不過我在模擬過程中遇到幾個(gè)問題： 1 您的第三步中，勾選optimize cell，會(huì)不會(huì)改變晶胞參數(shù)？ 2 還有MSD的分析中，origin step、length的設(shè)置問題。如果我設(shè)置成最小值和最大值，出現(xiàn)的是一條直線；但是如果我取后面一段時(shí)間（origin step不設(shè)置成最小值1）分析，則會(huì)出現(xiàn)一條波動(dòng)很大的線。這是為什么？如何解決呢？ 3 跑完動(dòng)力學(xué)后，我看了下動(dòng)畫，發(fā)現(xiàn)小分子會(huì)跑出骨架外（如圖3），這是否合理？看到有些帖子說改變display style，但我覺得這并未改變本質(zhì)。 謝謝 3.PNG |
2樓2014-04-28 08:50:47
pigrass
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1 您的第三步中，勾選optimize cell，會(huì)不會(huì)改變晶胞參數(shù)？ 會(huì) 2 還有MSD的分析中，origin step、length的設(shè)置問題。如果我設(shè)置成最小值和最大值，出現(xiàn)的是一條直線；但是如果我取后面一段時(shí)間（origin step不設(shè)置成最小值1）分析，則會(huì)出現(xiàn)一條波動(dòng)很大的線。這是為什么？如何解決呢？ origin取最小值，你以為看到的是最小值，你拿鼠標(biāo)滾輪放大看看圖，或者在其他數(shù)據(jù)處理軟件看。 這就是為什么dynamic時(shí)間要盡量長，MSD圖的跨度也要盡量長的原因吧，可以將某段大波動(dòng)的影響降到最低 我見過一張MSD圖是這樣的，你覺得斜率是取哪一段？ 3 跑完動(dòng)力學(xué)后，我看了下動(dòng)畫，發(fā)現(xiàn)小分子會(huì)跑出骨架外（如圖3），這是否合理？看到有些帖子說改變display style，但我覺得這并未改變本質(zhì)。 晶胞沒有跑出晶胞外的說法，晶胞是無窮大空間的簡化，你看到MS里一個(gè)晶胞，它代表整個(gè)背景、無窮景深處都是這種結(jié)構(gòu)。小分子“跑”出骨架外？你以為旁邊就沒骨架了？ |
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3樓2014-04-28 09:04:32
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