保姆级教程 | 搭建小分子的LAMMPS使用的力场

原创

已于 2025-11-17 16:07:49 修改 · 916 阅读

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#算法 #linux #服务器 #分子动力学模拟

于 2025-11-17 10:16:24 首次发布

背景

目前已经独立完成了小分子和非周期性重复单元的体系力场搭建，说一下思路：

小分子力场搭建：搭建的是一个单体的力场，MD模拟时需要进一步packmol，因此获得的是mmol和xyz文件（本文为详细版；缩略版查看搭建适用于lammps中opls-aa力场的文件流程）
非周期性重复单元力场搭建：搭建的是最终模拟体系的构型，无需packmol，因此获得的是data文件（保姆级教程 | MS构建三层石墨后转成LAMMPS的data文件）

重要的事情加红加粗：无论力场参数是否源于文献值，搭建后务必进行不报错的密度值测试，与实验值进行比对看是否接受。

步骤

1. 分子结构优化（使用Gaussian 16完成）：

MS搭建模型，导出cif文件；VESTA导出pdb/mol文件；GaussView导出gjf文件；

修改gjf文件内容及格式，提交Gaussian 16进行结构优化；

（以环己烷为例）

%mem=192GB
%nprocshared=96
%chk=cyclohexane_optfreq.chk
#p opt freq def2tzvp empiricaldispersion=gd3bj pbe1pbe

cyclohexane_optfreq

0 1
C 9.16400000 7.76300000 9.17100000
C 9.08700000 8.48100000 7.81000000
C 9.61700000 9.91900000 7.66700000
C 10.22500000 10.64000000 8.88500000
C 10.30200000 9.92300000 10.24500000
C 9.77200000 8.48400000 10.38800000
H 9.74600000 6.79500000 9.01700000
H 8.11300000 7.48300000 9.51300000
H 9.63400000 7.83400000 7.04800000
H 7.97700000 8.45700000 7.54900000
H 8.76300000 10.56500000 7.27600000
H 10.45100000 9.94100000 6.89000000
H 9.64300000 11.60800000 9.03800000
H 11.30700000 10.92000000 8.66000000
H 9.75500000 10.57000000 11.00800000
H 11.39100000 9.84800000 10.57500000
H 8.98600000 8.48700000 11.21500000
H 10.61900000 7.79800000 10.72000000

（Gaussian计算文件后面都需要空两行）

收敛后下载log文件，GaussView导出gjf/mol/pdb文件；VESTA导出cif文件，用MS打开查看。

2. 力场文件制作（mmol和xyz文件）：

建议学习：搭建适用于lammps中opls-aa力场的文件流程

xyz文件：基于GaussView导出的gjf文件，手动搭建。

mmol文件：

先基于GaussView导出的gjf文件，手动搭建smol文件：

将gjf用Notepad++打开，数原子个数（mol文件自带），拷贝原子类型（要和**.ff文件中的一致，不然无法识别。如果不确定原子所处环境类型，可以将**.ff文件中的备注介绍和所研究体系包含原子发给AI进行识别。初步先从gjf文件中提取，再进一步修改）、xyz坐标（指的是Gaussian优化后的结果，可从RESP的chg文件中提取）、电荷值（RESP方法得到，可参考流程，获得chk后‘chk’转换成fchk，再‘resp’获得chg文件），修改对应原子质量值

将gjf用GaussView打开，数成键个数（mol文件自带/pdb文件防止遗漏），测量对应原子序号的原子类型（根据GAFF力场请参考；Amber力场请参考修改）和键长

（以环己烷为例）

18 （原子个数）
# X Y Z Q Type
CT -1.257508 0.726023 0.229469 0.0253334535 CT #vmd---C M=12.011
CT 0.000000 1.452045 -0.229469 0.0250300384 CT #vmd---C M=12.011
CT 1.257508 0.726023 0.229469 0.0258114012 CT #vmd---C M=12.011
CT 1.257508 -0.726023 -0.229469 0.0258114012 CT #vmd---C M=12.011
CT 0.000000 -1.452045 0.229469 0.0250300384 CT #vmd---C M=12.011
CT -1.257508 -0.726023 -0.229469 0.0253334535 CT #vmd---C M=12.011
HC -2.149914 1.241254 -0.138563 -0.0126430299 HC #vmd---H M=1.0080
HC -1.309376 0.755968 1.325445 -0.0126430299 HC #vmd---H M=1.0080
HC 0.000000 1.511937 -1.325445 -0.0126119167 HC #vmd---H M=1.0080
HC 0.000000 2.482507 0.138563 -0.0126119167 HC #vmd---H M=1.0080
HC 1.309376 0.755968 1.325445 -0.0128324999 HC #vmd---H M=1.0080
HC 2.149914 1.241254 -0.138563 -0.0128324999 HC #vmd---H M=1.0080
HC 2.149914 -1.241254 0.138563 -0.0128324999 HC #vmd---H M=1.0080
HC 1.309376 -0.755968 -1.325445 -0.0128324999 HC #vmd---H M=1