分子動力學模擬的案例
分子動力學仿真模擬
圖1：利用分子動力學計算的材料（此材料為Cr2O3固體）各種機械性質。
2. 熱力學性能：聲子態密度，比熱容（等容或等壓），熔點，熱膨脹系數（1D-3D），等溫壓縮系數，熱導率（僅限非金屬材料，例如石墨烯等），等等。
圖2：利用分子動力學計算的材料（此材料為銅-銀納米顆粒）熱力學各性質。
· 各尺度材料的動力學過程模擬與研究：
1. 材料的融化過程：例如金屬納米顆粒，高熵合金，等等。
圖3：利用分子動力學模擬的銅銀納米顆粒以及鋁-銅-鐵-鉻-鎳高熵合金納米顆粒的融化過程。
2. 顆粒在不同條件下的燒結過程：例如不同溫度，壓力 ，顆粒的大小，等等。
圖4：利用分子動力學模擬的銅銀納米顆粒及納米線在不同溫度下的燒結過程
3. 焊接過程：例如, 鎳、鋁納米顆粒與Inconel 718合金的浸潤或者焊接過程
圖5：利用分子動力學模擬的鎳納米顆粒在鎳基板上的浸潤過程以及焊接Inconel 718合金的過程
4. 固相或液相擴散過程：例如θ’-Al2Cu沉積相在鋁合金中的擴散及生長，可計算擴散系數，擴散激活能等。
圖6：利用分子動力學模擬的θ′-Al2Cu在鋁合金中的擴散過程。
來源：海納有限元服務號
展開 GROMACS分子動力學模擬技術與應用培訓班
關于舉辦“GROMACS分子動力學模擬技術與應用”培訓班的通知
各有關單位:
分子動力學模擬可以通過多款軟件進行，根據需要不同可以選擇不同的軟件。其中GROMACS的應用是最廣泛的，該軟件功能強大，用戶友好，能夠滿足幾乎所有常見的原子體系模擬需要、而且免費開源。采用GROMACS進行分子動力學計算分析從而指導進一步的實驗工作，預測理論結果。不論你從事計算化學，生物醫學或者其他領域的研究, 理解并實踐分子模擬都能給你一些新的的思考方式，增強你對新問題的分析力與洞察力，應新老客戶的科研需求，北京軟研國際信息技術研究院特舉辦“GROMACS分子動力學模擬技術與應用”培訓班，本次培訓由互動派（北京）教育科技有限公司具體承辦，具體相關事宜通知如下：
一、培訓特色：
1、小班授課，培訓教室配備有電腦（每人一臺）、服務器、投影；
2、對知識進行系統講解，由淺入深，配合案例解析邊講邊練，讓學員能運用模擬軟件針對每個技術點進行上機操作；授課老師和助教現場解決學員提出的各種專業問題，針對性的分析學員需求并提供指導，從而更好地滿足學員不同方面的科研需求；
3、課堂上邀請學員進入專屬班級交流群，分享內部資料，學員學完后可以繼續在班級群與老師同學交流問題。另外隨著課程的不斷優化，我們為老學員提供了專屬增值服務，參加一次培訓，后期本人可以免費再參加一次。
二、時間地點：
每年都有舉辦，最新一期安排在
2018年12月20日——12月23日 西安
三、報名費用：
每人￥3300元（含報名費、培訓費、資料費），食宿費用自理。
展開 基于MS進行CO2驅瀝青質沉積分子動力學模擬
因此,本文通過MS軟件進行分子動力學模擬，分析瀝青質沉積對CO2驅油的效果。
1. 建立基礎模型
通過MS的建模功能，構建出，樹脂，瀝青質和烷烴等模型，瀝青質-Fe模型，以及在體系內填充CO2后的模型。
2. 下一步對體系進行優化，使體系能量達到最穩定的狀態。
在Geometry Optimization optimization會話框里設置Algorithm算法為Smart，實際模擬時可參考文獻中的信息來選擇；對Convergence tolerance收斂公差進行設置，點擊Quality設置為Ultra-fine，后面的Energy、Force、Displacement幾個參數自動進行調整；設置Max.iterations最大迭代次數為50000。
3. 對體系進行分子動力學模擬。
使用力場為文獻中常用的COMPASS力場，對體系分別進行200ps的NVT和200PS的NPT（可進行不同溫度以及壓力下的模擬）分子動力學模擬。對最終輸出的體系進行500PS的NVE分子動力學體系。收集其MSD和RDF，以及擴散系數。
如圖為分子動力學模擬后的模型圖(部分圖)：
4. 如圖為通過MS腳本計算各物質之間的相互作用：
最后,歡迎通過公眾號"320科技工作室"與我們聯絡
展開 基于GROMACS的有機物萃取過程分子動力學模擬
關鍵詞：GROMACS；有機物；萃取; 分子動力學；packmol
有機物萃取作為一種重要的分離和提純技術，廣泛應用于石油化工、環境保護、制藥等領域。通過液-液萃取過程，有機溶劑與目標有機物在液相中相互作用，從而實現高效分離。然而，由于萃取過程涉及到復雜的分子間相互作用，傳統實驗方法難以精確揭示其微觀機制。隨著分子動力學模擬技術的發展，基于GROMACS的有機物萃取過程分子模擬為我們提供了新的研究手段。本文將探討基于GROMACS的有機物萃取過程的分子模擬技術及其應用前景。
一、分子動力學模擬與GROMACS簡介
分子動力學模擬（MD）是一種通過數值計算解決分子和原子間相互作用的經典力學方程的方法。它通過追蹤分子在特定條件下的運動軌跡，能夠為我們提供關于分子結構、動力學性質和熱力學行為的詳細信息。GROMACS（GROningen MAchine for Chemical Simulations）是一款高效的分子動力學模擬軟件，廣泛應用于生物分子模擬、材料科學和化學反應動力學等領域。由于其高度優化的計算性能，GROMACS成為了研究液-液萃取過程和有機物分子行為的理想工具。
二、初始模型的構建
本案例主要探究乙醚有機物在水和甲苯之間的分配，模擬乙醚的萃取過程。乙醚，甲苯采用GAFF力場，水分子采用spce水模型。首先用Packmol建立水，甲苯，乙醚分子數分別為1764，300，30的混合體系，輸入文件如圖1所示：
圖1 packmol 輸入文件
三、模擬結果分析
經過能量最小化和10ns的模擬，萃取過程相分離如圖2所示。剛開始體系各相均勻混合，經過1ns后，發生略微相分離，而模擬到10ns后，幾乎發生完全的相分離。
展開 
分子動力學模擬介紹
分子動力學簡介：
分子動力學方法是一種計算機模擬實驗方法，是研究凝聚態系統的有力工具。該技術不僅可以得到原子的運動軌跡，還可以觀察到原子運動過程中各種微觀細節。它是對理論計算和實驗的有力補充。廣泛應用于材料科學、生物物理和藥物設計等。經典MD模擬，其系統規模在一般的計算機上也可達到數萬個原子，模擬時間為納秒量級。2006年進行了三千二百億個原子的模擬（IBMlueGene/L）。
分子動力學總是假定原子的運動服從某種確定的描述，這種描敘可以牛頓方程、拉格朗日方程或哈密頓方程所確定的描述，也就是說原子的運動和確定的軌跡聯系在一起。在忽略核子的量子效應和Born-Oppenheimer絕熱近似下，分子動力學的這一種假設是可行的。所謂絕熱近似也就是要求在分子動力學過程中的每一瞬間電子都處于原子結構的基態。要進行分子動力學模擬就必須知道原子間的相互作用勢。
在分子動力學模擬中，我們一般采用經驗勢來代替原子間的相互作用勢，如Lennard-Jones勢、Mores勢、EAM原子嵌入勢、F-S多體勢。然而采用經驗勢必然丟失了局域電子結構之間存在的強相關作用信息，即不能得到原子動力學過程中的電子性質。
詳細介紹請見附件。
2、分子模擬的三步法和大致分類
三步法：
第一步：建模。包括幾何建模，物理建模，化學建模，力學建模。初始條件的設定，這里要從微觀和宏觀兩個方面進行考慮。
第二步：過程。這里就是體現所謂分子動力學特點的地方。包括對運動方程的積分的有效算法。對實際的過程的模擬算法。關鍵是分清楚平衡和非平衡，靜態和動態以及準靜態情況。
第三步：分析。這里是做學問的關鍵。你需要從以上的計算的結果中提取年需要的特征，說明你的問題的實質和結果。因此關鍵是統計、平均、定義、計算。
展開 Gromacs分子動力學培訓通知
一，軟件介紹
GROMACS是一個用于分子動力學模擬和能量最小化的計算引擎。 科技的發展已然遍布世界，對于事物的探討尤其是對微觀動力學現象的研究越來越依賴于計算機。. 由此，模擬技術與實驗、理論三者的結合是現在以及未來被認可和推廣的研究手段。. 分子動力學模擬不僅可以解釋實驗現象，驗證理論結果，而且還發揮著預見性作用。. 其在生物、醫藥、材料、化學等學科領域均有廣泛應用。. 在分子動力學的模擬研究中，一款開源、自由、免費的軟件GROMACS得到了廣泛的應用。. 它可以用于幾百萬個粒子體系的分子動力學模擬研究，特別是生物體系，比如磷脂雙分子層生物膜、蛋白質、藥物分子等。另外，GROMACS能夠非常快速地計算非鍵作用，因此也可用于非生物體系，如聚合物、一些有機物、無機物等。
二.培訓方式
本次培訓全程線上授課, 采用一對一或者一對多方式進行, 以視頻方式授課，工程案例講解，答疑，技術交流，學員需要自行準備電腦。
三 培訓對象
需要使用Gromacs軟件進行科學研究的老師,學生以及其他研究人員.
四、培訓內容
針對gromacs軟件的常用模塊進行教學，包括蛋白與配體模擬分析，離子液體，小分子與細胞膜相互作用，同時介紹gromacs中的各分析模塊使用功能。具體內容如下：
1. 蛋白與配體模擬分析
蛋白質的預處理，配體分子建模
1.1分子動力學模擬的力場
1.2.分子動力學模擬的參數及方法
1.3復合物構象隨時間的變化
1.4.
展開 [11月22日-11月25日 北京 ] 關于 “LAMMPS分子動力學模擬技術與應用” 培訓班
詳情鏈接：http://flac3d.cn/hdp/lam/zsb.html 或直接聯系QQ 85329991
關于 “LAMMPS分子動力學模擬技術與應用” 培訓班
培訓背景
分子動力學模擬被廣泛用于生命科學、化學工程、物理、醫藥、材料科學等領域。由于傳統實驗需要大量的人力物力而且耗時，而計算機模擬的方法省時省力，能有效提高科研效率；目前，分子動力學模擬能在很大程度上進行預測指導實驗，因此模擬與實驗的對照是將來研究的主要方向之一。分子動力學模擬作為一種理想的計算機模擬方法，可以用來模擬兩相之間的相互作用，也是對計算和實驗的補充。
培訓特色
1、小班授課，培訓教室配備有服務器、投影；
2、對知識進行系統講解，由淺入深，配合案例解析邊講邊練，讓學員能運用模擬軟件針對每個技術點進行上機操作；授課老師和助教現場解決學員提出的各種專業問題，針對性的分析學員需求并提供指導，從而更好地滿足學員不同方面的科研需求；
3、課堂上建立專屬班級交流平臺，學員學完后可以繼續在班級群與老師同學交流問題，鞏固學習內容。參加一次培訓，后期可以免費再參加一次。
展開 基于GROMACS的冰的拉伸分子動力學模擬
圖4 拉伸過程冰晶胞的變化
圖5 拉伸過程冰晶胞的能量變化
結語
通過GROMACS分子動力學模擬，本案例成功探究了冰晶胞拉伸的演變過程。對于相關領域的研究人員和工程師來說，本案例提供了一個有力的工具，可以為解決實際問題提供理論依據和技術支持。
最后，有相關需求歡迎通過公眾號"320科技工作室"與我們聯絡。
分子動力學模擬-礦物表面潤濕性
關鍵詞：頁巖油，分子動力學，lammps，gromacs，界面張力，最小混相壓力
摘要：分子模擬方法在探究納米尺度下分子間相互作用方面展現出巨大的技術優勢。因此，本文采用分子動力學模擬方法，研究礦物表面潤濕性。
通過我這套LAMMPS, GROMACS代碼，你可以實現不同氛圍氣體，不同溫度下的潤濕性-接觸角計算。這套代碼還可以把氣體換成油，水中加入表面活性劑，助溶劑，離子等，進行研究。
MS，LAMMPS，GROMACS均可以實現，這里介紹LAMMPS，GROAMCS流程。
1，初始模型構建：初始模型是氣-水-壁面模型，使用PACKMOL構建，使用lammps也可以用lammps建模
2，選擇力場：CO2可用TRAPPE，EPM2力場，H2O用SPC/E力場，油用OPLS-AA力場，黏土礦物用clayff力場
3，進行分子動力學模擬：能量最小化-平衡動力學-生產動力學
4，統計數據，可分析密度分布，擴散系數，相互作用力參數等
5，提供LAMMPS in文件，data文件; GROMACS：mdp，top，inp，pdb，gro，xtx等文件
首先設置一個初始尺寸較大的模擬盒子，如圖1所示。
體系設置為NVT系綜，可以設置多個溫度，觀察溫度的影響。壓力由氣體數量決定。麻煩點可以在體系上面加一個板子，用NEMD壓板子。這個體系8ns就穩定了。
圖2是 6ns的穩定構象。
圖3 是接觸角的二維密度分布。
圖4 是密度分布，還可分析相互作用能
圖5 顯示了親水礦物可能不存在接觸角
圖6-圖7 是溫度-壓力對接觸角的影響。
展開 腐蝕介質擴散行為的分子動力學模擬
關鍵詞：Materials Studio，分子動力學模擬，均方位移，擴散系數
內容摘要：
? 腐蝕是工業生產過程中一個極為突出的問題，造成了巨大的經濟損失和安全隱患。在眾多的防腐蝕措施之中，添加緩蝕劑是廣泛采用的方法之一。
? 常用的緩蝕劑主要為吸附型緩蝕劑，它可穩定吸附在金屬表面并在金屬表面形成致密的保護膜，阻礙腐蝕介質向金屬表面遷移擴散，以達到抑制或延緩腐蝕的目的。
計算方法：本文所有模擬工作均由 Accelrys 公司開發的Materials Studio 軟件包完成，力場為 COMPASS力場，它能夠準確給出孤立體系和凝聚態的結構與性質。
利用 Visualizer 模塊構建基礎分子模型
腐蝕介質粒子：HCO3- 、H3O+、H2O以及咪睉啉類緩蝕劑分子
建立界面模型
利用 amorphous cell 模塊分別構建包含緩蝕劑分子的無定形組織結構，采用(NVT)進行分子動力學模擬，平衡后統計體系密度的平均值，并把該值作為計算體系中緩蝕劑膜的密度。模擬體系由三層結構組成:第一層為 Fe(001)面；第二層為包含80個緩蝕劑分子和1個腐蝕介質粒子的無定形組織結構；第三層是厚度為 2nm的真空層。如圖為本文模擬所需的計算模型：
模型結構優化
使用Forcite 模塊對上述模型分別進行結構優化，使其達到最佳的模型結構和穩定的能量體系。
展開 分子動力學模擬-油氣界面張力和最小混相壓力計算
關鍵詞：頁巖油，分子動力學，lammps，gromacs，界面張力，最小混相壓力
摘要：分子模擬方法在探究納米尺度下分子間相互作用方面展現出巨大的技術優勢。因此，本文采用分子動力學模擬方法，研究體相CO2/原油的混相機理。
通過我這套LAMMPS, GROMACS代碼，你可以實現不同氣體，不同油種類，不同溫度下的油氣界面張力和最小混相壓力計算。這套代碼還可以把氣體換成水，在氣體/水中加入表面活性劑，助溶劑等，進行研究。
MS，LAMMPS，GROMACS均可以實現，這里介紹LAMMPS，GROAMCS流程。
1，初始模型構建：初始模型是 氣體-液體-氣體模型，使用PACKMOL構建
2，選擇力場：CO2可用TRAPPE，EPM2力場，油用OPLS-AA力場
3，進行分子動力學模擬：能量最小化-平衡動力學-生產動力學
4，統計界面張力數據，還可分析密度分布，擴散系數，相互作用力參數等
5，提供LAMMPS in文件，data文件; GROMACS：mdp，top，inp，pdb，gro，xtx等文件
首先設置一個初始尺寸較大的模擬盒子，如圖1所示。
體系設置為NVT系綜，可以設置多個溫度，觀察溫度對混相行為的影響。壓力由氣體數量決定。這個體系6ns就穩定了，但是收集IFT數據，需要30ns。
圖2分析了z方向密度分布。圖3是油的二維密度分布。
圖4是不同時間下油-氣的擴散構象。
圖5是油氣界面張力數值，可以看到能和實驗匹配。
圖6是擴散系數，可以分析x-y方向，和z方向，也可以直接分析整個體系。
展開 
基于CP2K的退火產生非晶態二氧化硅分子動力學模擬
圖4 初始二氧化硅的徑向分布函數
圖5 模擬產生的非晶二氧化硅的徑向分布函數
結語
本案例通CP2K分子動力學模擬，成功探究了通過高溫退火產生非晶體二氧化硅的過程。對于相關領域的研究人員和工程師來說，本案例提供了一個有力的工具，可以為解決實際問題提供理論依據和技術支持。
最后，有興趣歡迎通過公眾號“320科技工作室”與我們聯絡。
基于MS對界面聚合分子動力學模擬：哌嗪 /芳酰胺纖維
關鍵詞：
Materials Studio，分子動力學模擬，均方位移，界面聚合
通過界面聚合制備納濾膜的方法廣泛應用與膜分離技術領域。該篇工作通過研究PIP單體在水中和PIP在PPTA水和中擴散的分子動力學模擬。首先構建了含PIP單體的水模擬盒子，在此基礎上構建了PIP單體的PPTA-水凝膠模擬盒子，通過MSD曲線分析PPI純水體系和PPI-水凝膠體系中遷移速率。
DOI: 10.1039/c9ta12984g
以下內容分步驟對文獻模擬過程進行分析：
1、建立基礎模型
構建PIP、PPTA、H2O分子模型，如圖1所示。
圖1 不同物質的分子結構模型
2、構建Amorphous cell模型
利用Materials Studio (MS)中的Amorphous cell模塊，在COMMPASSII力場條件下構建兩個模型：（1）模型包含10個PIP分子和320個水分子；（2）10個PIP分子、40個TBP分子、1個含2重復單元PPTA。
（a） （b）
圖1 兩個模型（a：PPI）（b：PPI-PPTA）
（a）（b）（c）
圖2 兩個模型的AC參數（a：PPI）（b：PPI-PPTA）（c：模型參數）
2、模型結構優化
使用Forcite 模塊對上述混合有機相模型分別進行結構優化，使其達到最佳的模型結構和穩定的能量體系。模型參數如圖3所示。收斂和能量數據如圖5所示。
展開 “LAMMPS分子動力學技術與應用”線上實戰
分子動力學模擬是一種研究分子體系結構與性質的重要方法，已被廣泛用于化學化工、生物醫藥、材料科學與工程、物理等學科領域。傳統實驗需要大量的人力物力而且耗時，而計算機模擬的方法省時省力，可以用來求解解析理論無法求解的問題，模擬實驗做起來困難或不可能做的條件，得到更貼近實際體系的結果。LAMMPS分子動力學程序是一款開源而免費的軟件，可以模擬成千上萬甚至幾百萬個原子、分子，常用于模擬液體中的粒子，固體和汽體的系綜，也可以采用不同的力場和邊界條件來模擬全原子，聚合物，生物，金屬，粒狀和粗料化體系。
為全力做好秋季開學疫情防控工作，各地和學校按照“最大限度復學、最嚴標準防控”原則全面推進恢復正常教育教學秩序，各級教育主管部門也將繼續通過開展網絡教學銜接高校師生開學后教學科研工作。應新老客戶的培訓需求，北京軟研國際信息技術研究院特舉辦““LAMMPS分子動力學技術與應用”線上實戰培訓，本次培訓由互動派（北京）教育科技有限公司具體承辦，通過本次培訓，能夠了解LAMMPS是什么？能干什么？怎么用？
展開 分子動力學模擬LAMMPS實戰研修
LAMMPS分子動力學核心技術實戰培訓班
2020年10月30日—— 2020年11月2日 (線上直播)
課程目標：
1. LAMMPS分子動力學理論與軟件操作培訓，邊講解邊實踐操作。
2. 通過本課程的學習，學員熟練掌握LAMMPS分子動力學的原理、方法、軟件操作。
3. 學員基本具備獨立完成LAMMPS分子動力學的論文及實際科研工程的能力。
課程大綱
一、Lammps基礎與原理
MD模擬的基本邏輯思路
Lammps軟件學習框架
Lammps研究的幾方面重要資源
二、In文件的基本邏輯框架、基本命令
三、Lammps建模與進階
四、用Lammps模擬具體物理問題（應用中存在的問題）
五、用Lammps輸出研究所需要的數據信息
六，Lammps大量實例練習賞析（已發表文章）
七、LAMMPS高級研修及案例操作
另有
《分子動力學材料模擬》10月15---10月18日
有意者隨時聯系！
【咨詢電話】報名聯系方式：
李連杰(老師) 手機：13311241619 電話：010-56129268
備注：可以開具培訓費、會議費、資料費
lammps分子動力學QQ群號:753267868
分子動力學材料模擬QQ群群號：624464591
（加群備注：李連杰老師邀請）
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