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【求助】请问哪种方法的模拟结果更加可信？ 已有6人参与
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在模拟氨基酸分子在水溶液中最稳定的分子构象时，文献中常用的方法有：DFT,ab initio, B3LYP/6-31+G, HF, MP2, MS, Discover3等，不考虑计算时间的话，请问这些方法中哪些方法的计算结果最可信（最准确）？ DFT 和MS, Discover3 相比，谁更准确？ 本人对模拟不太懂，多谢指点啊。  [ Last edited by wuli8 on 2010-4-26 at 13:22 ] |
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 第一性原理 |
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chimegreen
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3楼2010-04-26 11:14:45
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ChemiAndy
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xiaohunhun(金币+3):发钱，表扬 2010-04-27 11:59
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hi,做分子模拟，比如模拟氨基酸的稳定构象，从热力学上讲，就是要找到自由能最低的构象。 对于一个真空中的单分子，能量就是自由能，因此只要搜索它各种可能的构象（静态），然后看看哪个能量最低即可。 在溶液中，溶质构象受到溶剂的影响，稳定构象可能不一样，自由能需要通过动态模拟确定，这就是分子动力学MD（Molecular dynamics）。分子动力学模拟的关键也是计算能量，相比较静态的方法，动态的，对溶液体相（Bulk solution）的模拟，需要精确计算氨基酸溶质和溶剂的分子间相互作用能。 因此，无论哪种方法，能量计算的精度决定了计算结果的好坏。 能量计算分为考虑电子结构的（从头算HF,MP2，密度泛函DFT, 统称第一性原理理论），不考虑电子结构的(纯经典分子力学MM，, Molecular Mechanics: 比如CHARMM, AMBER); 还有一些半经验的（AM1, PM3），介于二者之间，但是也是考虑电子结构的。 HF和DFT是两大类的从头算能量计算方法，它们通过计算电子的分布得出能量。他们的区别在于基本的思路不一样，HF从分子轨道（原子轨道的线性组合）导出能量信息，而DFT通过电子云密度导出能量信息。 前面有朋友说MP2最准确，的确是这样的。它是一种后HF(Post HF)方法。因为HF计算没有充分考虑电子相关（correlation, 简单说是电子电子相互作用），因此MP2在HF的结果上进行修正（MP2是二级微扰方法，还有MP4等高级微扰方法）。MP2是上述方法中最为耗时的计算。而DFT是计算精度与速度都比较适中的的方法。 关于B3LYP/631+G*, 这是一种基于DFT的方法，B3LYP指的是电子交换与相关的一种处理方法。631+G*是基组，即求解Schrodinger方程所用的基函数，它决定了计算的精度。还有6311++G(d,p)等等，一般来说，基组越高越好。 所有基于电子结构的能量计算都很慢，不适合于大规模的分子动力学模拟（也有从头算分子动力学，大多基于DFT），因此，一般分子动力学模拟都采用分子力学的方法计算能量。相比较HF, DFT, 分子力学(又叫分子力场force field)把分子看成是用弹簧连起来的带电小球，描述小球间相互作用的函数叫势函数，又叫分子力场force field，一个分子力场一般包括一套原子类型的定义，一套势函数，以及不同原子类型的参数。适用于生物体系模拟的分子力场有CHARMM, AMBER等。 GROMACS是一个进行分子动力学模拟的软件，你需要用它来运行模拟，包括搭建你的模拟所用的盒子，选定所用的力场，设定模拟时间，分析模拟结果等等。 Gaussian是进行电子结构计算所用的软件,可以进行HF, DFT, MP2等各种电子结构计算，也能进行一些基于分子力学的计算，但是gaussian不适合于进行分子动力学模拟计算。 如果想做基于电子结构的分子动力学模拟（第一性原理分子动力学），你需要使用VASP, ABINIT, DMOL, CPMD, cp2k 等软件，它们一般基于DFT理论。为了加速计算，它们一般把内层电子简化为一个球，只计算价层电子的结构。即使这样，第一性原理分子动力学往往需要大规模并行计算，非常昂贵。 以上是我的一些理解，供初学者参考。不对的地方，请大家指教。 [ Last edited by ChemiAndy on 2010-4-27 at 03:38 ] |
7楼2010-04-27 03:35:29