VMD的案例
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分子動力模擬可視化與分析軟件VMD工作站硬件探討
（一）VMD分子動力可視化軟件介紹
VMD 是一個開源的分子可視化程序，專為建模，可視化和分析生物系統（例如蛋白質，核酸，脂質雙層組件等）而設計，最新版本 VMD1.9.4
VMD主要應用
分子動力模擬MD（例如NAMD，GROMACS，AMBER等）的圖形前端，讀取標準蛋白質數據庫（.pdb）文件以查看更多常規分子并顯示所包含的結構，查看和分析分子動力學模擬結果。
全原子細胞規模建模
Cryo-EM低溫冷凍電鏡密度圖像分割
多序列數據比對，這是一個統一的生物信息學分析環境，可用于組織，顯示和分析蛋白質和核酸的序列和結構數據
量子化學計算(例如VASP，)的圖形前端
VMD計算特點
通常在桌面圖形環境中以交互方式使用，也可在工作站（或單一集群節點），并通過使用消息傳遞接口 (MPI) 在分布式內存集群和超級計算機上并行執行非交互式（批處理模式）分析計算和可視化任務
CPU 支持多核處理器
顯卡 基于nvidia Quardro RTX架構性能提升顯著，可多卡加速，顯存容量16GB以上，VMD1.9.4支持RT核渲染
VMD能夠將顯示的圖形導出到可以由許多流行的光線跟蹤和圖像渲染包處理的文件，包括POV-Ray（CPU），Rayshade，Raster3D和Tachyon（GPU）。
展開 14基于MATLAB的鯨魚優化VMD參數，以熵值為適應度函數，對VMD參數懲罰因子和層數進行尋優 ￥30
基于MATLAB的鯨魚優化VMD參數，以熵值為適應度函數，對VMD參數懲罰因子和層數進行尋優，確定最優值并進行信號分解，程序已調通，可以直接運行。
179基于matlab的2D-VMD處理圖像 ￥15.9
基于matlab的2D-VMD處理圖像，將圖片進行VMD分解，得到K個子模態圖，將每個模態圖進行重構，得到近似的原圖。可以利用這點進行圖像去噪。程序已調通，可直接運行。
[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
6.4 結果分析
6.4.1 查看動態軌跡和特殊幀的圖片顯示(采用VMD軟件做出漂亮的圖片和視頻，學會用tcl腳本控制輸出)
6.4.2 數據分析（origin軟件的使用）；MSD分析；計算RDF；計算密度分布
6.4.3 作用力的輸出及分析
實例操作：包括在VMD中查看可視化的動態軌跡，計算密度分布，分子的MSD，等，抽取軌跡的動能、勢能、總能量等相關數據，對軌跡進行初步分析。
第三天 下午
納米孔內DNA分子的輸運調節模擬（charmm力場）
課程7 電壓驅動單鏈DNA分子通過石墨烯納米孔的輸運調節
（學習使用VMD強大的tcl腳本工具建模，利用lammps\tools\ch2lmp\目錄內charmm2lammps轉換為lammps的data文件）
7.1 tcl腳本語言基礎
7.2 vmd建立DNA及石墨烯納米孔的模型
7.3 添加水分子,KCL溶液及判斷模擬體系的電中性
7.4 運行能量最小化-NPT-NVT-施加電壓等模擬過程
7.5 模擬結果的分析處理，
7.5.1 ssDNA輸運速度
7.5.2 MSD分析
7.5.3 通過納米孔的輸運電流分析
報名費用
每班每人￥3300元（含報名費、培訓費、資料費），食宿可統一安排，費用自理。
報名方式
點擊鏈接立即報名：http://flac3d.cn/hdp/lam/zsb.html
聯 系 人: 招生部 咨詢QQ: 85329991
手機： 15510057995 報名郵箱：85329991@qq.com
展開 基于AIMD的富勒烯形成機理動力學研究
初始模型構建
首先利用VMD的extensions-modeling-nanotube Builder模塊構建（5，5）手性，管長7埃的碳納米管作為初始模型，如圖1和2所示：
圖1 VMD構建碳納米管的界面
圖2 初始碳納米管模型
模擬在3000K下進行，注意溫度既不能太高，也不能太低。模擬時間設置為20ps,步長為1.5fs。由于模擬過程會牽扯到鍵的形成和斷裂，因此不能對鍵長進行約束，shake要設置為0。xtb的輸入文件如圖3所示：
圖3 xtb 的輸入文件
模擬分析
經過20ps的模擬后，可以觀察到碳納米管的結構演變以及富勒烯的形成過程，如圖4所示：
圖4 富勒烯的形成過程
可以看到，模擬過程中，碳納米管先發生扭曲變形，隨后一端開始發生封閉，當兩端都封閉后逐漸形成球形的富勒烯，模擬至20ps，完美的C60富勒烯已經能自發形成。
結語
本案例基于xtb軟件采用AIMD方法成功實現了富勒烯的形成模擬，為未來的富勒烯合成和材料設計提供了理論支持。隨著計算能力的不斷提升，我們有望在未來開發出更高效、更可控的富勒烯合成方法。
如果您對本案例感興趣，歡迎關注公眾號“320科技工作室”，獲取完整模擬案例與參數文件，或定制屬于您的個性化分子模擬方案！
展開 基于CP2K模擬銅棒的熔化
初始模型的構建
啟動VMD，首先通過VMD的Extensions-Modeling-Inorganic Builder模塊構建金屬銅棒模型，構建的銅棒如圖1所示：
圖1 金屬銅棒模型模型結構
在CP2K的輸入文件中任務類型選擇MD，理論方法采用FIST（分子力場），采用NVT系綜，熱浴采用CSVR，溫度設為200K，熱浴TIMECON設為500，步數STEPS設為20000，設置EAM勢描述Cu原子之間的相互作用，另外將銅棒底部z<50埃的部分進行固定，部分輸入文件如圖2和圖3所示：
圖2 CP2輸入文件中關于理論方法和系綜的設置
圖3 CP2輸入文件中關于Cu的EAM勢的設置
模擬結果討論
將cp2k的輸入文件和Cu的EAM勢參數文件放在同一目錄下提交計算。模擬結果如圖4所示。可以看到，隨著模擬的進行，加熱的金屬銅棒逐漸開始熔化。由于表面張力的作用，熔化部分最后會形成球形。
圖4 銅棒2000 K高溫熔化過程的結構變化
圖5 模擬20ps后銅棒俯視圖
結語本案例通CP2K分子動力學模擬，成功實現了高溫下金屬銅棒的熔化過程。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，如果您對于該案例感興趣，歡迎通過公眾號“320科技工作室”與我們聯絡，獲取完整的案例支持與個性化定制解決方案！
展開 基于Gromacs的蛋白分子動力學模擬（RMSD、RMSF及蛋白的回旋半徑）
Step8:VMD小電影制作
用最新生成的liuwanlin.pdb做vmd小電影。
導入pdb——選擇Extension->visualization->movie maker，Movie duration(seconds)設置生成視頻的總時長，設定20s，使用錄屏軟件錄小視頻。
最后，有需要歡迎通過微信公眾號聯系我們。
微信公眾號：320科技工作室。
gaussian-cp2k-lammps-reaxff 專題
可視軟件molden, VMD, OVITO
3.3. ReaxFF計算軟件 standalone ReaxFF, LAMMPS
3.4. ReaxFF 特殊功能介紹：改變溫度體積，產生特定比例混合物，設置電荷，限制優化和掃描，添加刪除分子，結果查看和分析等
第二天 下午
ReaxFF計算軟件
4. Lammps實例操作
4.1. LAMMPS運行設置和后處理程序軟件ChemTraYzer等的安裝和配置
4.2. Lammps燃燒過程簡單例子（模擬和分析）
4.3. LAMMPS高級算例：模擬化學摩擦過程（CMP）：建模，loading和shearing過程模擬，結果分析等
第三天 上午
ReaxFF進階實例
5. ReaxFF進階實例操作，理解計算模擬的過程及物理意義
: 實例操作：溶液中的質子轉移(JPCB,JPCL文獻)
5.1. 建立初始模型：重點注意事項(minimization->nvt->compress->npt->nvt)
5.2. 輸入文件設置, 開啟輸出unfolded坐標文件
5.3. 模擬步驟：能量最小化，壓縮，系綜平衡等
5.4. VMD查看結果分析：msd，擴散系數，rdf，sdf, 質子追蹤等
第三天 下午
ReaxFF進階實例
: 實例操作： 碳化硅表面石墨烯的生長（Chem. Mater文獻）
5.5. 建模與輸入文件，表面選取與準備
5.6. 熱分解法生長石墨烯，刪除表面硅
5.7. cvd法生長石墨烯，添加乙炔分子
5.8.
展開 25針對西班牙風場數據進行風場風速預測和功率預測，也可根據自己的數據帶入模型進行結果分析。 ￥100
程序所用算法包括花授粉優化算法（FPA）優化BP，優化ELM,進行預測，先對數據進行VMD或EEMD,CEEMDAN等方法分解，然后進行輸入模型預測。模型以調通，可直接運行。基于matlab平臺。標價為程序價格，不包含售后。
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關于舉辦“LAMMPS分子動力學技術與應用與第一性原理計算方法及應用”線上+線下實戰培訓的通知
查看動態軌跡和特殊幀的圖片顯示(采用VMD軟件做出漂亮的圖片和視頻，學會用tcl腳本控制輸出)
6.7 數據分析（origin軟件的使用）
6.7.1 MSD分析
6.7.2 計算RDF
6.7.3 計算密度分布
七、LAMMPS高級研修，自建分子力場參數文件和金屬有機框架材料晶體模型
7 LAMMPS分子力場文件創建及MOFs材料建模
7.1 介紹固體材料單晶包試驗數據結構，掌握基本的材料幾何特征
7.2 利用MS軟件構建MOFs材料單晶包模型和H2和CO2分子模型
7.3 分子作用勢能函數，編寫MS軟件中的力場參數文件（off文件）
7.4 巨正則系綜Monte Carlo方法
7.5 利用Sorption模塊將H2和CO2分子插入到MOFs材料
7.6 編寫LAMMPS力場文件（frc文件），并通過lammps程序生成data文件
7.7 運行能量最小化及體系的預松弛
7.8 模擬步驟：包括能量最小化NVT平衡，對研究目標的性質進行長時間軌跡平衡-輸出研究所關心的性質。
展開 基于Gromacs進行膜蛋白體系的分子動力學模擬
首先通過可視化軟件（VMD、pymol等）檢查結構文件中的分子成分，去除不需要的組分。然后通過pdb2gmx命令講原始結構文件進行轉換并選擇相應力場。
2. 選擇合適的膜組分。根據自身需要選擇合適的磷脂成分（https://people.ucalgary.ca/~tieleman/download.html 可下載相關結構和力場）。并且在該步驟利用蛋白和磷脂力場構建需要的topol文件。
3. 選擇合適的蛋白和磷脂取向。由于膜蛋白的取向和在膜上的高度是固定的，因此要根據文獻報道確定合適的取向和位置。該步驟可使用trjconv和editconf等命令可以進行構象的調整。如圖所示
4. 磷脂對蛋白質的包裹。由于上個步驟中構建的體系僅僅是調整了取向，磷脂還是非常松散，因此需要將磷脂進行收縮堆積。這里參考使用了InflateGRO方法。通過genrestr命令對蛋白質進行位置限制，保證蛋白質位置不變，僅僅改變磷脂位置，讓其自身進行縮放，可縮放多次，直至達到結構的設定數值。
5. 模型構建完成之后，需要使用genion和solvate命令添加離子和水。但是此時需要注意，該步驟填充的水和離子會出現雙層膜之間，這種結構是不合理的，需要手動去除雙層膜熟睡核心的水分子。完成后結果如圖所示：
6. 隨后就可以通過grompp命令產生tpr文件并使用mdrun命令進行計算。
7. 結果分析：對于蛋白可以采用二級結構、RMSD等參數刻畫蛋白質特征，對于膜或者磷脂來說則可以通過序參數表征膜的有序程度例如有序相和無序相等。如圖所示：
也可以通過density命令分子膜的密度等特征。如圖所示：
在膜蛋白體系的模擬中，有許多其他的小問題需要注意。例如壓力耦合的設置、原子重疊甚至系統崩潰等問題，需要針對性的進行檢查和排除。
最后，有相關需求歡迎通過公眾號聯系我們。
展開 大連理工董應超Nano Lett.：穩定的超疏水陶瓷基碳納米管復合脫鹽膜
PC-CNT膜和FC-CNT膜的DCMD性能與性質表征
（a，b）分別為PC-CNT和FC-CNT膜的DCMD性能（水通量，脫鹽率和餾出物電導率）；
（c）FC-CNT膜處理不同時間的水接觸角變化（紅色實心圓），加速熱穩定性測試中的SiNCO-（藍色實心圓）和FAS-（黑色實心圓）改性陶瓷膜（上圖中的插圖：FC-CNT膜上水滴的光學圖和水接觸角值）；
（d）在加速穩定性試驗24小時后，FC-CNT膜，Si3N4-SiNCO陶瓷膜和Si3N4-FAS陶瓷膜的疏水損失比較；
（e）在三種不同的MD工藝下：DCMD（實心圓或星形），VMD（真空膜蒸餾）（空心圓）和SGMD（吹掃氣膜蒸餾）（空心圓），文獻中報道的現有最先進的疏水性無機MD膜（如陶瓷，金屬和碳基膜）與陶瓷-CNT之間的水通量和水接觸角的比較（疏水性）；
（f）在三種不同的MD工藝下：DCMD（實心圓或星形），VMD（真空膜蒸餾）（空心圓）和SGMD（吹掃氣膜蒸餾）（空心圓），文獻中報道的現有最先進的疏水性無機MD膜（如陶瓷，金屬和碳基膜）與本文中制備的FC-CNT復合膜（紅色實心星）之間的脫鹽率和水接觸角（疏水性）的比較。
展開 