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Gromacs 有机溶剂模拟 学习笔记(一)

已有 4122 次阅读 2014-7-3 02:06 |个人分类:物理|系统分类:科研笔记

初学 Gromacs,觉得其手册非常难懂,幸好有同学帮忙。感谢 Deng Yue 和 Matias 的帮助。

Gromacs 的设计理念应该是为了方便生物大分子的模拟,而我则需要用它来模拟有机溶剂。


第一次运行的操作笔记


目的:建立两种有机溶剂的混合溶液,这里以 DMSO 和 DME 为例


操作方法:


Step 1: 先建立一个部分填满 DMSO 的盒子

> wget http://virtualchemistry.org/molecules/67-68-5/OPLS/oplsaaff.itp

> wget http://virtualchemistry.org/molecules/67-68-5/OPLS/67-68-5-gas.pdb

> wget http://virtualchemistry.org/molecules/67-68-5/OPLS/67-68-5.top

我们选取 OPLS 力场,并从网上下载 DMSO 的结构文件(*.pdb)以及拓扑文件(*.top)

由于这是第一步,我们现有 DMSO 的拓扑文件即将被扩充为包含 DME 的拓扑文件,故不宜将其命名为 dmso.top。我选择将其命名为 md.top:

> mv 67-68-5.top md.top

注意到直接下载的 DMSO 的结构文件设置了一个 10 nm 见方的超大盒子,我们必须将其缩小:

> editconf -f 67-68-5-gas.pdb -o dmso.gro -box 0.5 0.5 0.5

输出文件 dmso.gro,其盒子缩小到了 0.5 nm 见方。

下面我们不用溶质,只用溶剂 DMSO 来填充盒子:

> genbox -cs dmso.gro -o box.gro -maxsol 300 -box 4 4 4 -p md.top

填好的盒子叫做 box.gro,尺寸为 4 nm 见方。为了查看它的内容,可以转换为 pdb 格式:

> editconf -f box.gro -o box.pdb


Step 2: 填充 DME

首先还是要下载 DME 相应的结构与拓扑文件:

> wget http://virtualchemistry.org/molecules/115-10-6/OPLS/115-10-6-gas.pdb

> wget http://virtualchemistry.org/molecules/115-10-6/OPLS/115-10-6.top

> mv 115-10-6.top dme.itp

注意到我们将 DME 的拓扑文件重命名为 *.itp 文件。这是因为我们已经有了 md.top 拓扑文件,而 DME 的拓扑文件要被插入到 md.top 中。

处理 DME 的结构文件要比刚才处理 DMSO 麻烦一些。首先我们要把刚刚下载的 pdb 格式文件转为 gro 格式:

> editconf -f 115-10-6-gas.pdb -o dme.gro

然后我们还要与 DMSO 相区分。因为网上下载的无论是 DMSO 还是 DME,都被称为“LIG”。所以我要将 DME 里面所有的 LIG 都改为 DME:

> vi dme.gro

在 VIM 编辑器里,输入如下命令完成替换:

:%s/LIG/DME/g

然后存盘退出。

接下来我们还是要修改盒子尺寸:

> editconf -f dme.gro -o dme.gro -box 1 1 1

之后就可以将 DME 分子插入到 DMSO 的盒子里面:

> genbox -cp box.gro -ci dme.gro -o em.gro -nmol 500

输出的混合物称为 em.gro。这里我们用了 genbox 的 -ci 参数。我们约定插入 500 个 DME 分子,但检查输出的 mix.gro 会发现只插入了 178 个。

为了进行分子动力学模拟,我们必须要手工修改拓扑文件。首先在 md.top 中插入一行:

#include "dme.itp"

以包含新增的 DME 分子。然后将最下面的

[molecules ]

dimethyl-sulfoxide  1

改为

[molecules ]

dimethyl-sulfoxide  288

dimethylether   178

这是因为从 em.gro 里面我们可以读出 DMSO 和 DME 的分子数:288 和 178。

然后再编辑 dme.itp,去掉其 [ molecules ] 部分。去掉这一行

#include "oplsaaff.itp"

还需要再次将所有的 LIG 替换为 DME。


Step 3: 进行 Energy Minimization

首先拷贝一个合适的 mdp 参数文件到当前目录,起名为 em.mdp

进行如下操作

> grompp -f em.mdp -c em.gro -p md.top -o em.tpr

> mdrun -s em.tpr -o em.trr -c md.gro -g em.log -e em.edr -v

为了在 VMD 里查看输出的 md.gro:目前两种溶剂还没有混合在一起。图中线型分子代表 DMSO,球型分子代表 DME。


Step 4: 进行 Molecular Dynamics

与 Step 3 相同,只不过换上做分子动力学的 md.mdp 参数文件。

> grompp -f md.mdp -c md.gro -p md.top -o md.tpr

> mdrun -s md.tpr -o md.trr -c out.gro -g md.log -e md.edr -v



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1 Vetaren11

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