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《计算材料学实验（燕友果）实验八：介观动力学模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、实验八：介观动力学模拟一、丽舌1、介观模拟简介由于介观模拟能够模拟的空间尺度（纳米到微米）、时间尺度（纳秒到微妙）更大，应用介观模拟方法可以模拟更加复杂的体系。目前介观模拟的方法很多，例如耗散颗粒动力学模拟方法（dissipativeparticledynamics,DPD）、元胞动力学方法（CDS）、动态密度泛函方法（DDFT或MesoDyn）oMSMesocite是一个基于粗粒度模拟方法的、可以对广泛体系进行模拟研究的分子力学工具集，模拟的对象大小尺寸在纳米到微米尺度范围，相应地，模拟变化的时间范围落在纳秒至微秒区间。MSMesocit
2、e的突岀特点是采用力场（Forcefield）方法一比如MSMartini力场一来描述粗粒度Z间的相互作用，从而得到体系的结构、和动力学特性，分析函数主要有角度分布，密度分布，径向分布函数，二面角分布，均方根位移等。同时，您还可以使用力场编辑工具对MSMesocite的力场进行编辑，以获得满足特殊要求的力场，从而拓展了MSMesocite的应用范围。Martin力场中包括四种主要的力场类型：极性（pola「P）、非极性（apolar-C）＞无极性（nonpolar-N）＞带电（charged-Q）o每种力场类型又分为若干子类型，极性和非极性
3、根据极性高低下分有五种类型（用下坐标1・5表示），无极性和带电的更具氢键结合能力分为四种类型（d■氢键供体，a氢键受体，da-两个都有，o■都没有），这样使得Martini力场能够更加精确的描述体系性质，应用于更多不同的有机分子体系。二、实验目的1、了解介观模拟方法及应用领域2、了解Martini力场的3、掌握mesocite模块的基本操作三、实验内容1、模拟油水混合溶液的分层构型，油选择癸烷作为油相代表(1)构建癸烷分子并对其进行优化获得如下结构(2)选择粗粒化珠子点击粗粒度转化分子工具代，弹lBCoarsegrain对话框，在对话框中选
4、中Motiongroups,点击more,选中分子中前而个碳原子作为一个粗粒化珠子，点击Motiongroups对话框中的create,产生第一个类型的粗粒化珠子；同理，定义屮间的两个碳原子作为第二个类型的粗粒化珠子。关闭Motiongroups对话框。(2)分配珠子，获得粗粒化珠子结构点击Coarsegrain对话框中的beadtyping中的create,获得BeadTyping.std的珠子类型文件。选择patterns,从下拉框中选中该珠子类型文件；点击Coarsegrain对话框下面的built文件。获得粗粒化之后的珠子结构。(3
5、)对珠子分配力场(MSMartini),两种珠子均属于Cl类型，优化珠子构型,获得稳定结构(4)构建水珠子(5)构建32*32*32的盒子，在Flitter中键入一个名字，如solvent，点击built,获得一个空的立方体盒子。(7)点击，填充盒子，选中优化后的粗粒化硅烷分子和水珠子，比例(Relative(6)在对话框中点击Filtters,点击Add,键入另外一个名字，如Watero关闭对话框。amount)为1：1；点击Packing,将Lengthscale设为1,Density设为0.00836,点击built构建填充后的盒子。
6、(8)将构建后的后缀为.msd的盒子导!11为xtd构建文件(如上面所属)。(9)分配力场(MSMartini),水分子属于P4力场，优化分子构型(10)进行分子动力学优化(10fs,500ps,500step)获得构型后，对其显示方式(displaystyle)进行设置,扩展构型,观察油水分离现象。（10）分别显示水珠子和两种类型碳珠子的密度分布。WC2Cl四.实验结果根据第三步所示要求，建立的油水共存时的粗粒度盒子如下图所示:对体系进行分子动力学优化(10fs,500ps,5OOstep)获得构型后，扩展构型,观察油水分离现象，如下图所
7、示。从图中可以看出在经过500ps分子动力学优化后，油和水已经完全分离开来，水相集中在盒子中间区域，油相集中在盒子的Z方向两边。计算结束后，利用所得轨迹文件，对油分子头(he“d)和尾(tail)以及水分子进行浓度分析，所得分析文件如图(a)(b)(c)所示。MesoogAnaiystt•ConcervawProfle(eg%)Leoend—SmoothedC(001)vs.Detance图(a)油珠子头碳原子沿Z方向分布MesoateAndyzs•ConcentrationProfk(c-tai)LegendSmoothedC(001)v
8、s.Dtttance图(b)油珠子尾碳原子沿z方向分布r
