LAMMPS-special bonds

最新推荐文章于 2024-04-22 08:55:02 发布

iSimuLy

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分类专栏：模拟技术文章标签： LAMMPS 分子动力学模拟

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/iSimuLy/article/details/82973050

LAMMPS中的special bonds是分子动力学模拟中的关键概念，尤其在全原子模拟中至关重要。它允许用户自定义1-2、1-3、1-4键的作用，因为不同力场对这些相互作用的处理方式各异。了解并正确设置special bonds参数对确保模拟结果的准确性至关重要。LAMMPS提供special_bonds命令以适应各种力场，如amber、charmm、dreiding和fene等。

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新手们总是会困惑，LAMMPS为什么要提供special bonds这个独特的命令。因为在别的软件中，使用全原子力场，基本不会涉及到这个概念。在LAMMPS里面，这个参数特别重要，对应使用全原子力场做模拟的LAMMPS用户来说，稍有不慎，会错的离谱。那么special bonds到底是何方神圣，对模拟影响那么大呢（这里指全原子模拟），且听iSimuLy给你唠叨唠叨。

对于这个问题的理解，首先我们大脑里（提示大家用脑思考噢）要有个分子的模型；简单来讲，你大脑里想想如下结构：

1----2

3----4

上图是由四个点(bead)，组成的一个分子。直观来想，对于这样的一个分子来说，bead间除了对相互作用(pair),还应该有键、角、二面角的作用。可是当科学家（力场开发者），预设好上面相互作用的表达式，并想办法获得相互作用的参数时，发现pair作用，和键、角作用比，小了2个数量级（物理上，有量级差异的时候，是可以忽略贡献小的），所以键（紧邻或者special bonds说的1-2作用）、角（次紧邻或者specail bonds说的1-3作用）作用存在下，pair作用可以不考虑了。但是，研究人员发现，两面角作用强度和pair作用基本上在一个等级上，那么由两面角控制的1-4作用，和（1-4bead间）pair作用，怎么处理呢？不同的力场发展者，在这个处理上就即兴而为了，有的力场，完全不考虑1-4对作用（当然是通过二面角来约束分子构型了），有的力场部分考虑（因为他们发现，在他们的势函数下，不考虑，算得结构不好），有的虽然考虑，但是只取对作用贡献的50%(这不是徒增计算量么，可是力场发展着为了精确，愿意这样)。

可见不同的力场，对1-2，1-3，1-4的处理是有不同的，特别是1-4。但LAMMPS软件是只给势函数，为了适应于大多数力场，所以提供了这个special_bonds命令，来让大家自己设置。到这里，大家该明白这个命令的功能且知道其重要性了吧。大家用LAMMPS做全原子模拟的时候，一定要搞清楚，你用的力场如何处理1-2-3-4相互作用的，不然，算得结果，只能呵呵了。

还好，LAMMPS对 amber，charmm，dreiding，fene