Mô phỏng động lực phân tử của hơi nước?

8

Tôi đang cố gắng làm MD trên hơi nước. Theo tôi biết có tồn tại một số mô hình nước cho nước lỏng, chẳng hạn như SPC, SPC / E, TIP3P, nhưng chúng cũng sẽ áp dụng cho trạng thái hơi của nước? Và sự khác biệt của mô phỏng nước lỏng và hơi là gì?

molecular-dynamics

— dofine
nguồn

Chào dofine. Chào mừng đến với Scicomp! :) Hãy để tôi xem nếu tôi hiểu chính xác câu hỏi của bạn. Bạn đang tìm kiếm một mô hình MD cho

trong nhiều giai đoạn cùng một lúc, hay chỉ là một mô hình chiếm nó trong một pha khí?

H_{2} O

$H_2O$

— Paul

@Paul Cảm ơn bình luận của bạn. Tôi nghĩ rằng tôi đang tìm kiếm một mô hình phù hợp với nước trong nhiều giai đoạn, hoặc ít nhất là pha lỏng và khí đồng thời. Bởi vì tôi đang cố gắng mô phỏng sự cùng tồn tại của chất lỏng-hơi. Mặc dù nhiều bài báo đã thảo luận về chủ đề này, tôi vẫn cảm thấy bối rối với cách họ đối xử với mô hình (ví dụ SPC / E) trong pha khí. Không phải mô hình ban đầu chỉ phù hợp với pha lỏng?

— dofine

6

Chắc chắn là hầu hết các mô hình nước tiêu chuẩn đều được "điều chỉnh" theo các đặc tính của pha lỏng, cuối cùng, chúng được sử dụng làm mô hình cho nước số lượng lớn , thay vì mô hình hóa các đặc tính giao thoa.

Điều đó nói rằng, bạn có thể sử dụng các mô hình pha lỏng này để mô phỏng trạng thái cân bằng hơi-lỏng, miễn là bạn sẵn sàng sống với những bất cập đáng kể có liên quan đến chúng. Vài năm trước, tôi đã nghiên cứu về sức căng bề mặt của các mô hình nước thông thường (liên kết arXiv) và thấy rằng không ai trong số chúng cho lực căng bề mặt cao hơn 62 mN / m (giá trị thí nghiệm gần hơn 72 mN / m). Ngay cả mô hình nước tốt nhất hiện có, mô hình TIP4P / 2005, chỉ đưa ra các giá trị xấp xỉ 65 mN / m (theo mô phỏng của Gromacs, NAMD và LAMMPS).

Điều chính cần nhớ về các pha hơi là ở nhiệt độ thấp, có rất ít phân tử nước trong pha hơi, vì mật độ rất thấp. Điều đó có nghĩa là bạn sẽ cần phải có một hệ thống lớn hoặc thời gian lấy mẫu dài để có đủ số liệu thống kê để tính toán chính xác.

— vô thần
nguồn

2

Các phương pháp lấy mẫu nâng cao như lấy mẫu ô hoặc metadoperics cũng có thể hữu ích để lấy dữ liệu về các sự kiện hiếm gặp hoặc chuyển đổi năng lượng cao hơn.

— Aesin

3

Nói chung, bạn nên chọn trường lực tái tạo chính xác nhất số lượng quan tâm lớn nhất đối với bạn (hằng số điện môi, mômen lưỡng cực, sức căng bề mặt, v.v.). Đây là một hướng dẫn tuyệt vời cho tất cả các mô hình nước khác nhau và các điểm mạnh và điểm yếu tương ứng của chúng.

Có vài chục mô hình nước khác nhau ngoài kia, và tất cả chúng đều hút theo cách đặc biệt của riêng chúng, vì vậy cuối cùng bạn chỉ cần nhắm mắt lại và chọn một. Kinh nghiệm của tôi là hầu hết những người không phải là chuyên gia cuối cùng chỉ sử dụng tiêu chuẩn defacto, tức là TIP3P / TIP4P, có lẽ chỉ tốt cho hầu hết các ứng dụng.

Đối với sự khác biệt về cách các trường lực chính xác trong các pha khí so với pha lỏng, một trong những điểm yếu của tất cả các trường lực MM là chúng rất nhạy cảm với bối cảnh. Một trường lực chính xác cho pha khí sẽ luôn kém chính xác hơn đối với pha lỏng và ngược lại. Một số tính năng của trường lực, chẳng hạn như phân cực, cho phép một số mức độ phản ứng động đối với những thay đổi trong bối cảnh phân tử, nhưng ngay cả như vậy sẽ không bao giờ có trường lực MM có bất kỳ nơi nào gần độ chính xác hóa học qua hai giai đoạn. Tôi nghĩ rằng hầu hết các trình giả lập học cách sống với một mức độ không chính xác nhất định.

Nếu bạn muốn mô phỏng nhiều pha rất chính xác, bạn sẽ thực sự phải bắt đầu tìm hiểu các phương pháp lượng tử .

— điện thoại
nguồn

1

Sau đó, một lần nữa, thậm chí tìm một quantumphương pháp (ví dụ chức năng DFT) hoạt động tốt cho tất cả các pha nước là một thách thức.

— Toon Verstraelen

2

@Toon Verstraelen Chúa Giêsu ngọt ngào thân mến, một thử thách không thể đẫm máu, và chắc chắn. Tôi đang bắt đầu một tiến sĩ sinh lý học vào mùa thu phần lớn bởi vì tôi muốn tìm ra những cách chính xác để mô phỏng toàn bộ protein , và thực tế là các mô phỏng chính xác và đắt tiền nhất thậm chí không thể có được nước đơn giản mà không làm tôi thất vọng .

— điện thoại