目的：说明了在Dreiding中编辑力场参数的工作流程，以改进计算和实验晶体结构数据之间的拟合情况。

所用模块：Materials Visualizer、Conformers、Forcite Plus， DMol³可选

前提条件：使用Conformers研究结构-能量之间的关系（Using Conformers to probe geometry-energy relationships）教程

背景

力场是经典模拟计算的核心，因为它体现了结构中每种类型的原子与其周围的原子相互作用的方式。对于体系中的每个原子，将指定一个力场类型，该类型描述原子的局部环境。力场包含各种描述性质的信息，如平衡键长和力场类型对之间的静电相互作用。通常，力场可能是普适的，以描述许多体系，或者是针对特定问题进行参数化。一个普适力场，如Dreiding，对于不同环境中的原子有许多参数。但是，对于特定情况，它的性能永远不会像针对该情况单独参数化的力场一样好。因此，能够编辑力场以便与尚未参数化的体系进行使用是非常有用的。

这在许多情况下都可能发生：可能想要参数化力场来模拟分子在分子筛框架中的吸附等温线，可能需要使用实验晶体数据来提高多晶型预测计算的准确性，或者可能需要更改力场以更好地描述聚合物的密度。在所有这些情况下，都需要编辑基础力场并观察参数更改的效果。

编辑力场是一项复杂的任务，因为许多相互作用是显式或隐式耦合的。例如，旋转扭转角时的能量分布不仅取决于扭矩项，还取决于非键能。因此，获得正确的参数可能需要相当长的时间，并涉及许多不同的计算。最好的方法是进行小的系统性更改，并查看对体系的影响。与所有形式的参数化一样，需要在获得可靠结果和过度拟合消耗资源之间权衡。

介绍

在本教程中，将修改小分子的单个扭转角，以改进优化后模型与晶体结构之间的匹配。最初，将使用Dreiding力场优化爆炸材料三氨基三硝基苯（TATB）的晶体结构。然后，将修改Dreiding力场，以改进晶体结构和使用力场优化的模型结构之间的匹配。将使用Conformers模块来探测扭矩-能量关系，使用DMol3提供从头算数据，并使用Forcite优化晶体结构。

本教程包括如下部分：

• 开始

• 优化晶体结构

• 监测扭转角

• 分析非键项影响

• 修改范德华项

注意：为了和本教程中的参数保持一致，可以使用Settings Organizer对话框将工程中所有参数都设置为BIOVIA的默认值。

1、开始

首先启动Materials Studio并创建一个新工程。

打开New Project对话框，输入ff_edit作为工程名，单击OK按钮。

新工程将以ff_edit为工程名显示于Project Explorer中。下一步是导入要优化的爆炸材料TATNBZ的晶体结构。

打开Import Document对话框。导航至Examples\Documents\3D Model\文件夹，双击TATNBZ.xsd文件。将结构重命名为TATNBZ_crystal.xsd。

2、优化晶体结构

在将修改后的力场应用于晶体结构以验证这些更改之前，将对孤立的分子执行所有力场编辑工作。应该复制一个孤立的分子。

在Project Explorer中，右键单A击工程根目录，从弹出的快捷菜单中选择New | 3D Atomistic。

在TATNBZ_crystal.xsd，单击其中一个分子中的一个原子，右键并选择Select Fragment。按下CTRL + C键。在新建的原子文档中按下CTRL + V键。在Project Explorer中，将新的原子文档重命名为TATNBZ_molecule.xsd。

如果检查晶体结构，会发现硝基在苯环所在的平面上。现在，将使用Forcite模块利用标准Dreiding力场优化结构。

确保TATNBZ_crystal.xsd文件为当前活动文档。单击Modules工具条上的Forcite按钮，在下拉列表中选择Calculation，打开Forcite Calculation对话框。

将Task修改为Geometry Optimization。在Energy选项卡中，将Forcefield设置为Dreiding，并将Charges更改为Charge using Gasteiger。

可以使用更复杂的电荷计算方法，例如使用DMol3应用ESP电荷，但Gasteiger电荷将适用于自定义力场的开发。

单击Run按钮。计算任务完成后，打开优化后的TATNBZ_crystal.xsd文档。

应该看到硝基不再和苯环在处于同一平面上。优化后的结构中硝基的离面性质会影响这些分子在晶体中聚集的方式，因此获得平面硝基非常重要。

硝基和苯环之间有一个单一的扭矩，这将控制基团的平面度。修改控制此扭矩的参数将是本教程的重点内容。

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