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pigrass专家顾问 (著名写手)
伊卡斯特的小猪
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CH4在MOF-5中的自扩散系数计算 已有12人参与
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【本帖重点是MS的操作】 这个帖子主要是讲自扩散系数的MS操作，主要涉及forcite模块、adsorption locator模块。限于知识和硬件水平，帖子内计算得到的自扩散系数无参考意义。帖子最后我会单独写写自己关于提高结果准确性的理解。 因为我自己对MOF材料不是很熟悉，如果关于MOF的说法有错误的地方希望大家看到了指出来。 CH4在MOF-5中的自扩散系数计算 1、MOF-5建模 2、MOF-5吸附CH4后的模型 3、forcite动力学计算 4、自扩散系数分析 1、MOF-5模型来自论坛 http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=1785384 选的是没有化学键的一个模型，导入MS 用calculate bonds自动生成键【这个功能平时不常用，容易出现奇怪不合理成键，不过这次挺好用】 成键后观察结构，注意苯环的画法、Zn的4配位、对苯二甲酸中-COO-的连线方式 makeP1取消结构对称性【否则下步的CH4会按对称性加入而不是随机加入】    【不知道大家对这个成键有没有意见，对苯二甲酸部分，这样画是不是有问题，常规画法是O-C=O吧，大家可以试试看按常规画法能不能画出合理结构】 新建CH4的结构文件，这个应该不用多说吧 2、激活MOF-5的结构文件，打开adsorption locator task没得挑，quality为medium adsorbate选择CH4结构文件，loading为10表示吸附10个CH4分子 energytab：forcefield选dreiding，旁边more，取消勾选calculate automatically，点击calculate，没有错误表示dreiding力场可用，勾选calculate automatically。charge use current，quality medium，summation全选atom based location、properties全部默认 run 生成的std文件有10个可用的结构，选择一个结构打开   ctrl+A，ctrl+C，新建一个.xsd，ctrl+V【或者直接用目录下生成的.xsd文件】 单击MOF-5上的一个原子，右键select fragment，display style-none隐藏MOF-5 ctrl连续选择所有CH4分子，edit——edit sets——new——命名CH4  空白处右键display style-line，恢复MOF-5的显示 3、forcite Geometry optimization more-勾选optimize cell；energy-dreiding，calculate automatically，use current，atom based 跟之前设置都一样。优化晶胞。  Dynamics more dynamics-NVT系综，298K，time step0.01fs，total simulation time5.0ps，frame output every每500步输出一个结构 thermostat-velocity scale，波动1.0K advanced-energy deviation 默认5w【time step0.01fs的设置不合理容易出现deviation超过w5的错误】 energy 同之前的设置 run  4、打开.xtd文件，包含了整个dynamic过程每500steps输出的frame forcite——analysis——mean square displacement，sets为CH4 origin step设定最小值，length设定最大值 analyse 生成MSD.xcd和MSD.xtd，观察xcd文件，选择有效数据范围，对上述的origin、length重新设置重新analyze 打开新生成的MSD.xcd选择两列数据 tools——plot graph——scatter 2D，show best fit line——plot 生成的Scatter plot.xcd，有斜率，自扩散系数=斜率/6 【该步可以用其他数据软件处理，只需复制所有数据到其他软件即可】 我计算的自扩散系数只有3.5/6，远远小于文献值http://www.docin.com/p-462693767.html   —————————————————————————————————— 之前说过，限于知识和硬件，仅能做MS操作的演示，本帖的最后结果没有参考意义 下面关于如何尽量做到合理数据写写我自己的理解 1、力场，MS自带的力场中只是能够自动分配MOF-5力场的就没几个 例如Zn的力场，dreiding分配的是zinc；UFF分配的是zinc，tetrahedral，+2 oxidation state，可以说通用力场只做通用计算，并不专门用于MOF，计算的数值可能会差点。MOF好用的力场有OPLS、Trappe等，可惜MS都不能用 http://muchong.com/html/201103/3000701.html http://muchong.com/html/200905/1311556.html【介绍了如何修改力场，可以试试用需要的LJ势函数修改力场文件】 dynamic过程应该也可以用第一性原理或者量子化学计算吧，结果可能精确点，时间么，大家都懂的，有服务器会好点吧 2、dynamic的时间，依旧来源文献http://www.docin.com/p-462693767.html。 文献里做了6ns，前面2.5ns用于平衡结构，后面3.5ns的数据用于计算MSD和自扩散系数。我这里的5ps，打开energy.xcd看波动太大，完全没有平衡的意思 最后附上doc版和MOF-5的未成键cif |
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本内容由用户自主发布，如果其内容涉及到知识产权问题，其责任在于用户本人，如对版权有异议，请联系邮箱：xiaomuchong@tal.com - 附件 1 : CH4在MOF-5中的自扩散系数计算.doc
- 附件 2 : MOF.cif
2014-04-27 21:08:44, 913.5 K
2014-04-27 21:08:44, 7.38 K
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4楼2014-04-28 09:18:49
lusostty
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雪中送炭呐  我是做分子筛吸附气体的动力学模拟，刚接触，看了楼主的分享，觉得受益匪浅！不过我在模拟过程中遇到几个问题： 1 您的第三步中，勾选optimize cell，会不会改变晶胞参数？ 2 还有MSD的分析中，origin step、length的设置问题。如果我设置成最小值和最大值，出现的是一条直线；但是如果我取后面一段时间（origin step不设置成最小值1）分析，则会出现一条波动很大的线。这是为什么？如何解决呢？ 3 跑完动力学后，我看了下动画，发现小分子会跑出骨架外（如图3），这是否合理？看到有些帖子说改变display style，但我觉得这并未改变本质。 谢谢  3.PNG |
2楼2014-04-28 08:50:47
pigrass
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1 您的第三步中，勾选optimize cell，会不会改变晶胞参数？ 会 2 还有MSD的分析中，origin step、length的设置问题。如果我设置成最小值和最大值，出现的是一条直线；但是如果我取后面一段时间（origin step不设置成最小值1）分析，则会出现一条波动很大的线。这是为什么？如何解决呢？ origin取最小值，你以为看到的是最小值，你拿鼠标滚轮放大看看图，或者在其他数据处理软件看。 这就是为什么dynamic时间要尽量长，MSD图的跨度也要尽量长的原因吧，可以将某段大波动的影响降到最低 我见过一张MSD图是这样的，你觉得斜率是取哪一段？  3 跑完动力学后，我看了下动画，发现小分子会跑出骨架外（如图3），这是否合理？看到有些帖子说改变display style，但我觉得这并未改变本质。 晶胞没有跑出晶胞外的说法，晶胞是无穷大空间的简化，你看到MS里一个晶胞，它代表整个背景、无穷景深处都是这种结构。小分子“跑”出骨架外？你以为旁边就没骨架了？ |
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3楼2014-04-28 09:04:32
pigrass
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5楼2014-04-28 09:26:10
