1
C помощью скриптов RED на perl были определены точечные заряды:
2
Был создан файл описания молекулы в формате пакета программ GROMACS. Единица измерения расстояния в GROMACS - нанометр.
Имя файла - et.top. В файлах этого типа комментарии находятся после ";".
-
Первые две строчки, где заданы некоторые правила:
[ defaults ]
; nbfunc comb-rule gen-pairs fudgeLJ fudgeQQ
1 2 yes 0.5 0.8333
- Далее заданы типы атомов и параметры для функции Ленорда-Джонса (считаем, что в случае этана Ван-дер-Ваальсовое взаимодействие
между атомами углерода разных молекул минимально, так как углероды почти полностью экранированы атомами водорода, поэтому поставим
для углерода некоторые параметры). Ван-дер-Ваальсовый радиус водорода, т.е. сигма, известен из многих источников, см. webelements.com.
В этом разделе всего одна переменная - это epsilon для водорода.
[ atomtypes ]
; name at.num mass charge ptype sigma epsilon
H 1 1.008 0.0000 A 1.06908e-01 1.00000e-00
C 6 12.01 0.0000 A 3.39967e-01 3.59824e-01
- Непосредственное описание молекулы: имя; указание, что соседи через три связи не учитываются при расчете Ван-дер-Ваальсовых
взаимодействий (это верно, так как мы это взаимодействие включено в торсионные углы):
[ moleculetype ]
; Name nrexcl
et 3
- Атомы этана: в первом столбце идёт номер атома (на него идет ссылка при описании связей).
[ atoms ]
; nr type resnr residue atom cgnr charge mass
1 C 1 ETH C1 1 0.0 12.01
2 C 1 ETH C2 2 0.0 12.01
3 H 1 ETH H1 3 0.0 1.008
4 H 1 ETH H2 4 0.0 1.008
5 H 1 ETH H3 5 0.0 1.008
6 H 1 ETH H4 6 0.0 1.008
7 H 1 ETH H5 7 0.0 1.008
8 H 1 ETH H6 8 0.0 1.008
- Описание связей (константа жесткости и длина связи из занятия 4).
[ bonds ]
; ai aj funct b0 kb
1 2 1 0.1525 147975.2
1 3 1 0.1085 300000.0
1 4 1 0.1085 300000.0
1 5 1 0.1085 300000.0
2 6 1 0.1085 300000.0
2 7 1 0.1085 300000.0
2 8 1 0.1085 300000.0
- Описание углов.
[angles]
; ai aj ak funct phi0 kphi
3 1 4 1 109.500 200.400
4 1 5 1 109.500 200.400
3 1 5 1 109.500 200.400
7 2 6 1 109.500 200.400
8 2 7 1 109.500 200.400
6 2 8 1 109.500 200.400
4 1 2 1 109.500 400.400
3 1 2 1 109.500 400.400
5 1 2 1 109.500 400.400
8 2 1 1 109.500 400.400
7 2 1 1 109.500 400.400
6 2 1 1 109.500 400.400
- Торсионные углы.
[ dihedrals ]
; ai aj ak al funct t0 kt mult
3 1 2 6 1 0.0 0.62760 3
3 1 2 7 1 0.0 0.62760 3
3 1 2 8 1 0.0 0.62760 3
4 1 2 6 1 0.0 0.62760 3
4 1 2 7 1 0.0 0.62760 3
4 1 2 8 1 0.0 0.62760 3
5 1 2 7 1 0.0 0.62760 3
5 1 2 8 1 0.0 0.62760 3
5 1 2 6 1 0.0 0.62760 3
- Список пар атомов, которые не должны считаться при расчете VdW.
[ pairs ]
; ai aj funct
3 6
3 7
3 8
4 6
4 7
4 8
5 6
5 7
5 8
- Описание системы.
[ System ]
; any text here
first one
[ molecules ]
;Name count
et 38
3
Моделирование испарения этана: были подготовленны два состояния системы (первое соответствует газовой фазе, где расстояния между
молекулами порядка 50 ангстрем, файл; второе соответствует фазе жидкого этана, файл).
Было проведено короткое моделирование динамики каждой из этих систем; после этого была определена разница в энергии VdW
взаимодействий между системами. Эта разница была сравнена с энтальпией испарения этана (при Т=25 это значение равно 5.4 кДж/моль).
epsilon для водорода нам не известна. По аналогии с занятием 4 были созданы 7 топологий с разными значениями epsilon с использованием
скрипта make_e.bash.
С каждым из 7 созданных файлов топологии была проведена молекулярная динамика для каждой системы (с использованием файла с настройками
для динамики md.mdp. В скрипте строчки для расчета:
grompp_d -f md -c box_big -p v_${i}.top -o vb_${i} -maxwarn 1 && mdrun_d -deffnm vb_${i} -v
grompp_d -f md -c box_38 -p v_${i}.top -o v_${i} -maxwarn 1 && mdrun_d -deffnm v_${i} -v
Был проведен рассчет. Траектории trr была конвертирована в pdb с помощью команды
trjconv_d -f v_3 -s v_3 -o v_3.pdb
Молекулы всех траекторий, кроме 1, сразу же разлетались (иногда оставались летящие парами молекулы). Однако
молекулы на 1 траектории оставались сосредоточены в одной области, а крайние молекулы периодически вырывались из общего "клубка".
С помощью утилиты g_energy были посчитаны значения, строки в скрипте
echo -e "LJ-(SR)\nCoulomb-(SR)\n0" | g_energy -f -b 10 vb_${i} -o eb_${i} > vb_${i}.txt
echo -e "LJ-(SR)\nCoulomb-(SR)\n0" | g_energy -f -b 10 v_${i} -o e_${i} > v_${i}.txt
Полученные значения энергий VdW взаимодействий при соответствующих значениях эпсилон находятся в файлах
для газа и для жидкости.
4
VdW взаимодействия в газообразном этане очень малы и имеют порядок не более 10^(-4), в жидком этане энергия VdW на 4 порядка и более
выше, чем в газообразном. Чтобы воспроизводилась энтальпия испарения, этана epsilon должна лежать в диапазоне от 0.01562 до 0.03703.
|
