模拟心得MATERIAL STUDIO 中SORPTION(8)

2019-02-17 17:16

IRMOF1.Methane.res # Restart File to write to

IRMOF1.Methane.con # Configuration File

首先,这个文件里出现的,#后面的内容为标注内容,可有可无,但是推荐使用,因为便于日后检查,其次,里面有的空行是必须存在的,不知道理由,反正空了就不会错,不空有时会影响程序运行,反正按照这个贴出来的格式就不会错,最后,--------XXX-----------也是必须的,是用来标注不同的数据,以便于程序读取。此外,每个块的顺序最好不要改变。

总体信息: 1、任务的描述,这行随便写什么,自己能看懂就行,但是必须写,不然影响整体数据读入。(1,表示对应这个部分的第1行,下同)

2、循环的次数,这个数值是对应于文献里提到的“总共使用XX步MC尝试来计算”,数值越大,计算得到的结果越稳定,当你尝试程序是否可行时,使用较小的数字比较好;当用来计算写论文时,至少100万步以上比较合适。

3、每XX步写入一次日志文件,这里的日志文件使用来记录计算过程中的一些信息,个人感觉像飞机上的黑匣子,如果计算报错,或者结果匪夷所思,就可以查看日志文件。这个数值不宜过小,因为信息太多,写入硬盘很耗时,影响整体计算时间。一般每个计算记录1~10次即可,即总步数/记录次数=这个数值。

4、每XX步写入一次crash文件,这个文件是用于记录写入文件时正在进行计算的各个参数,如果你的计算机碰到了断电,死机,或者对计算结果不满意(由于总计算步数不足导致),均可以使用以这个文件为初始,继续算下去。这样可以节省很多时间。如果你不需要,那么和总步数一致就可以。

5、每XX步写入一次config文件,这个文件是用来计算迭代过程中,每若干步时整个分子的构型,是一个很重要的文件,后期计算吸附热,换算等温线都会使用到他,建议这个数值取为总步数/100000比较合适,当然,构型记录的越多,也费时。这个数值对应于文献中提到的“每XX步输出一次构型。”

6、这个数值是config文件与crash文件生成文件名的后缀,如果设置为1,那么运算时,生成XXX.1 YYY.1。在计算多个点的时候,这个数字比较有用。 7、随机函数的种子,一般随便娶个数字,固定不变就行。

8、这个数值在这个版本的music里已经没用了,但是需要写,随便放着就OK了。 9-10、生成的config文件与crash文件的名称的基础,实际生成的文件名会在后面加上6提到的数值.

------ Atomic Types -------------------------------------------------- 5 # number of atomic types

Methane # atom type

Methane.atm # basic atom info file

Carbon # atom type

Carbon.atm # basic atom info file

Oxygen # atom type Oxygen.atm # basic atom info file

Hydrogen # atom type

Hydrogen.atm # basic atom info file

Zinc Zinc.atm

原子类型:这个部分比较简单

1、这里的数字是计算所需要使用到的所有的原子文件的个数,包括吸附质和吸附剂,这里用的是5,甲烷,碳,氢,氧,锌。

2、原子的名称,这个名称得和前面提到的原子文件里的Atom_Name保持一致,不然会报错。

3、该原子文件的文件名,程序会在前面提到路径文件里设定路径里寻找,如果找到了调用,找不到就报错。

------ Molecule Types -------------------------------------------------

2 # number of sorbate types Methane # sorbate Methane.mol # sorbate coordinates file

IRMOF1 # sorbate

IRMOF1.mol # sorbate coordinates file 和原子类型一样,不再赘述。

------ Simulation Cell Information ------------------------------------

IRMOF1 # Fundamental cell file 2, 2, 2 # No. of unit cells in x, y, z direction 1, 1, 1 # (1 = Periodic) in x, y, z 模拟晶胞信息:

1、这个得和前面介绍的吸附剂的分子文件里Molecule Name保持一致。

2、计算时采用的晶胞个数,一般是越多,计算结果的稳定性越好,但是越费时,目前主流的水平是采用2×2×2,也就是这里的设置。 3、边界周期性设置,这个概念不详细说,只有1和0两种选择,1是采用周期性边界设置,0是不采用,如果采用,会减小计算量,一般推荐在3个方向均使用。

------ Forcefield Information ------------------------------------------- BASIC SPC

atom_atom_file_UFF # atom-atom interaction file sorb_sorb_file_UFF # sorbate-sorbate interaction file

intramolecular_file # intramolecular interaction file/specification 力场信息:

1、不做解释,一般都是用BASIC这个关键词。

2、表明计算时储存的等级,至今也不明白具体含义,反正SPC就行。

3-5、分别写出前面提到的原子-原子文件、分子-分子文件,分子内部作用文件的文件名。

------ Ideal Parameters -----------------------------------------------

Ideal # Equation of State 1 # no. of sorbates Methane # Sorbate Name

理想气体参数:

1、采用的状态方程的名称,目前似乎只有Ideal可用

2、吸附质的个数,这里是1,如果计算多组分,有几个组分就填几,记住,不包括吸附剂。

3、吸附质的名称,多组分情况会日后介绍。

------ GCMC Information ----------------------------------------------- 1 # No. of iterations

298. # temperature

Ideal Parameters # Tag for the equation of state (NULL = Ideal Gas) 15 # No. of simulation points 5000 # Block size for statistics 1 # no. of sorbates -------------------------

Methane # Sorbate Name

1,1000 # pressure

Null # sitemap filename (Null = no sitemap) 3 # no of gcmc movetypes 1.0, 1.0, 1.0 # move type weights RINSERT # type of move.1 RDELETE # type of move.2 RTRANSLATE # type of move.4

0.2, 0 # Delta Translate, adjust delta option (0=NO, 1=YES) GCMC信息:

1、迭代的次数,一般就是1,这个和总体信息的迭代次数不同,设置1就行了。 2、吸附时的温度,单位是K。

3、状态方程的标签,默认就是用Ideal Parameters。

4、计算的点数,如果是1,就是计算单点吸附情况,如果是多个,就是计算吸附等温线。

5、统计的块,块分的多,有利于对迭代过程中的数值进行数值统计,有利于统计平均更加稳定,但是前提是足够多的迭代步数。

6、吸附质的个数

7、这段横线是必须的,保留就行。

8、吸附剂的名称

9、这里的压力,其实是逸度,关于逸度解释可以看我的这个帖子:http://emuch.net/bbs/viewthread.php?tid=1112118。

这里不做多数,当前面的计算点数是1时,这里就应该是一个数,如果前面的点是N个的话,这里如果给出两个数,那么程序会自动以这两个数为下限和上限,进行对数插值,生成N个对应的数据点。一般如果点太多的话,建议使用fugacity.dat文件,这个以后再讲。

10、一般就写NULL,个人也没弄清具体含义。 11、采用GCMC尝试的种类,有几种就写几。前提是必须和下面的对应上,不然会报错。

12、采用的随机插入尝试,MUSIC提供了3中插入尝试,随机插入RINSERT,偏倚插入BINSERT,构型偏倚插入CBINSERT,第一种适用于小分子吸附;第二种适合比较大的分子,如苯这些原子较多的分子,但是需要使用map,这个之后讲;第三种常用于长链烷烃,

包括直链烷烃和支链烷烃。(后两种插入方式以后讲,这次用RINSERT足够,书写格式就是上面所示的)

13、对应的删除分子的尝试,和插入方式要对应,上面用什么方式,下面就是什么方式,有RDELETE,BDELETE,CBDELETE三种。

14、平移一个分子,这里有RTRANSLATE和FTRANSLATE可用。后者是只能移动一定范围,前者是随机位置的平移。针对于具体体系使用不同的尝试方式。

15、移动的幅度,是否矫正。一般移动的幅度不易过大,不宜收敛稳定,移动幅度过小,费时。0.2比较合适,随机平移时,一般不采用矫正移动。

因为甲烷被假设为一个伪原子,所以不存在旋转。这里一共是3中MC尝试。

------ Configuration Initialization ------------------------------------- Methane # Sorbate_Type GCMC NULL

IRMOF1 # Sorbate_Type FIXED NULL 构型初始化:

这里是写入构型初始化信息,需要罗列每个物质。

1、吸附质的名称

2、如果是全新开始算,吸附质对应的就填写GCMC,表示用GCMC插入获得构型,如果接着之前的结果继续算(由于断电等因素),这里就填写

RESTARTFILE XXX

XXX前面提到的crash文件的文件名。

3、吸附剂的名称

4、如果把吸附剂认为是刚性的结果,就选择FIXED,一般选择FIXED。 -------- Main Datafile Information --------

Energy, position, pair_energy # contents of datafile

写在config文件里的内容,对于MC计算,包括能量,原子的位置坐标等

好了,计算这个实例所使用到的文件基本介绍完了,如果你也想尝试,我可以把这写文件压缩上传。

下面我们开始计算,打开一个终端,进入到控制文件和gcmc.exe共同存在的文件夹下,下载得到的分子分子作用文件还得改一下,上下都改成一样的。路径也得改成自己机器的路径。

>> $ source set_path

>> $ ./gcmc.exe gcmc.Methane.IRMOF1 >out.log

这样程序就会开始运行。贴上我计算的结果,和文献中的数据比较情况。

298K下IRMOF-1吸附甲烷的吸附等温线比较,Snurr就是我们说的Snurr课题组的文献,Yang and Zhong是北京化工大学的阳庆元和仲崇立课题组。

文献参考如下:

(1) Yang, Q. Y.; Zhong, C. L. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 17776. (2) Duren, T.; Snurr, R. Q. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 15703.

至于我说的这个实例的文件包,大家可以到这个网盘上下载 http://www.163pan.com/files/30700020y.html

文件名称:

gcmc.zip Quote:

Originally posted by chengxuan at 2010-03-09 14:39:03: 天啊,写的太详细了,太好了。忍不住顶一下。

请教你一个小问题哦!你提到在断电时可以用crash文件接着算,我这就断过两次电,结果都是从第一步开始算的,那样很浪费时间,今天看到你这个贴,真的很开心,又学到 ...

恩,改成这样,就可以从上次计算的结束时开始计算下去,比较省事。 Methane # Sorbate_Type RESTARTFILE XXX

IRMOF1 # Sorbate_Type FIXED NULL

Extra section in control file

不少虫子都问我如何用music求snapshot,那么就借着这个机会,将music控制文件中的extra部分介绍一下,当然,这部分有很多,我主要介绍和MC有关的部分。

A、movie information

这部分是用来获得MC过程中截图的,如果你只取少量的几个截图,并且一次只展示一个瞬间的构型,那么就是文献中所说的snapshot,如果你将几百几千个截图放在一起展示,那么就是文献中通常展示的density distribution图,其实原理是一样的,如果你做的吸附剂吸附量比较大,某一瞬间的截图中包含的吸附质分子比较多,便于研究优先吸附位等规律的时候,就用snapshot,如果吸附量比较小,假设一个吸附剂总共就有两个吸附质分子(在吸附大分子时尤为明显),那一个瞬间的截图肯定是无法研究规律的,那么就需要使用density distribution图,通过统计大量的截图中吸附质的位置,来研究这些性质。

如果你要计算这个,那么就不能计算一个等温线,建议在压力那行只写上一个数字,做fixed pressure计算。其他的不用改变,在gcmc.ctr文件最后放加上这么一块内容: ------ Movie Information ---------------------------------------------- movie.xyz # Movie filename

10000, 2000 # Starting step, ending step 100 # Steps between frames Yes # Include zeolite in movie

1, 1, 1 # Number of unit cells to dump in x, y, z directions 首先这个标题还是一样不可或缺,不然系统无法识别

1、Movie文件名,这个随便定义,只要自己识别就好,后缀其实无所谓,但是为了在Windows在使用可视化软件方便,推荐用xyz后缀。

2、开始做截图的起始和结束步数,一般不推荐从第一步开始,因为还没有平衡,推荐从一半后开始,取多少步随便你,哪怕是10001到10002也行。 3、每多少步写入movie.xyz文件一次,这里就是做density distribution图的人要用到的了,你所获得的截图数是(ending-starting)/steps between frames,这和前面写入con文件的道理是一样的。 4、Movie文件里是否包含骨架原子的坐标,写yes/no,一般做snapshot选择yes,做density


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