NPT MDP Generation

简介

NPT MDP Generation是生成等温等压（NPT）MDP文件的模块。

参数说明

Define

Define用于传递预处理器的定义，可以使用任何定义来控制自定义拓扑文件（.top）中的选项。可选择的定义包括以下选项:

1. DPOSRES用于实现位置约束。选择该项时必须填写Force Constant of POSRE，否则无效。
2. none为无定义。

Integrator

模拟中积分方式的选择：md算法。
md是蛙跳法，对符合牛顿公式的运动进行积分。

Time Step

时间步长，单位为ps。（默认为0.001）

Simulation Time (ns)

模拟时长，单位为ns。

Group(s) for Center of Mass

质心进行操作的组，可以是索引文件中的一个，或者多个组。默认为整个系统。

Motion Mode

系统或者系统中各个组质心的操作。（默认为None）

• Linear：移去质心平移速度
• Angular：去掉质心的平移和质心周围的旋转速度
• Linear-acceleration-correction：去除质心平移速度。修正质心位置，假设在nstcomm步骤上有线性加速度。这对于期望质心上的加速度在mdp:nstcomm步长上几乎是恒定的情况是有用的。例如，当使用绝对引用拉入组时，就会发生这种情况。
• None：对质心运动没有限制

Coordinates Output Steps

在轨迹文件中写入坐标的频率。（默认为0）

Velocities Output Steps

在轨迹文件中写入速度(v)的频率。（默认为0）

Forces Output Steps

在轨迹文件中写入力的频率。（默认为0）

Log Output Steps

在log文件中写入能量的频率。（默认为50）

Energies Output Steps

在记录能量的文件中写入能量的频率。（默认为100）

Compressed Coordinates Steps

输入压缩的轨迹文件的频率。（默认为50）

Compressed Groups

输入轨迹包含的结构。默认为整个系统。

PBC

周期化边界条件设置（默认为xyz）。

• xyz：在所有方向上使用周期性边界条件。
• no：不使用周期边界条件，忽略方框。要模拟没有截止，设置所有截止和nstlist为0。为了在没有截断的情况下获得最佳性能，请将nstlist设置为零并将ns-type =simple设置为简单。
• xy：只在x和y方向上使用周期边界条件。这只适用于ns-type =grid，并且可以与墙壁结合使用。没有墙或只有一个墙，系统尺寸在z方向上是无限的。因此不能采用压力耦合法或埃瓦尔德求和法。当使用两面墙时，这些缺点就不适用了。

Coulomb Type

原子静电相互作用的计算方法，默认为PME。

• Cut-off：具有对列表半径rlist 和库仑截止 rcoulomb 的平面截止，其中 rlist>=rcoulumb。
• Ewald：经典的Ewald sum静电学。实空间截止Coulomb Cutoff应等于rlist，使用例如rlist=0.9，rcoulomb=0.9。在reciprocal space中使用的波矢量的最高幅度由傅里叶间距控制。direct/reciprocal space 的相对精度由 ewald rtol 控制。
• PME： 用于具体指静电相互作用或库仑力的Fast smooth Particle-Mesh Ewald（SPME）。Direct space类似于Ewald sum，而reciprocal space使用FFT执行。网格尺寸由傅里叶间距控制，插值顺序由pme-order控制。

Coulomb Cutoff

库仑力截止距离，单位nm（默认为1.2）

VdW Type

范德华相互作用的计算方法，默认为Cut-off。

• Cut-off:用对列表半径rlist和VdW截断rvdw的普通截断，其中rlist >= rvdw。
• PME:用于VdW相互作用的快速平滑粒子网格Ewald （SPME）。网格尺寸采用傅里叶间距控制，插补顺序采用pme-order控制。正/倒易空间的相对精度由ewald-rtoll-lj控制，倒易例程使用的具体组合规则由lj-pme-comb-rule设置。

VdW Cutoff

LJ或Buckingham截止距离，单位nm（默认为1.2）

Dispersion Correction

能量和压力的长程色散校正方法（默认为EnerPres）。

• no：不做任何修正
• EnerPres：适用于能量和压力的长程分散校正
• Ener：仅对能量应用长程色散修正

Temperature Coupling

温度耦合的方法（默认为V-rescale）。

• V-rescale：使用随机项的速度重标度的温度耦合(JCP 126, 014101)。这个恒温器类似于Berendsen耦合，使用tau-t进行相同的缩放，但随机项确保生成适当的规范集合。随机种子用ld-seed设置。即使tau-t =0，这个恒温器也能正常工作。对于NVT模拟，保存的能量被写入能量和日志文件。
• Berendsen：与Berendsen恒温器的温度耦合到温度为ref-t的浴槽，时间常数为tau-t。几个组可以单独耦合，它们在tc-grps字段中指定，并用空格分隔。
• no：无温度耦合。

Coupling Groups

耦合到单独的温度浴的组别，多个组别用空格间隔。

Time for Temperature Coupling

温度耦合时间常数，单位为ps。（默认为0.2）

Coupling Reference Temperature

耦合的参考温度，即动力学模拟的温度，单位为K。（默认为300）

Pressure Coupling

压力耦合的方法（默认为Berendsen）。

• Parrinello-Rahman：扩展系综压力耦合，其中盒向量服从运动方程。原子的运动方程和这个是耦合的。不会发生瞬时缩放。对于Nose-Hoover温度耦合，时间常数tau-p是压力在平衡状态下波动的周期。当您希望在数据收集期间应用压力缩放时，这可能是一种更好的方法，但要注意，如果您从不同的压力开始，您可能会得到非常大的振荡。对于NPT系综的精确波动很重要的模拟，或者如果压力耦合时间很短，则可能不合适，因为在GROMACS实现的某些步骤中使用了之前的时间步长压力来代替当前的时间步长压力。
• Berendsen：指数弛豫压力与时间常数tau-p的耦合。这个盒子每隔几步就缩放一次。有人认为，这并不能产生正确的热力学集合，但这是在运行开始时缩放盒子的最有效方法。
• no：无压力耦合。这意味着一个固定的盒子大小。

Pressure Coupling Type

压力耦合的各向同性类型。每种类型取一个或多个可压缩性（compressibility）和Coupling Reference Pressure。Time for Pressure Coupling仅允许一个值。（默认为isotropic）

• isotropic：时间常数为Time for Pressure Coupling的各向同性压力耦合。可压缩性（compressibility）和Coupling Reference Pressure各需要一个值.
• semisotropic：在x和y方向上各向同性但在方向上不同的压力耦合。这对于膜模拟是有用的。对于x/y和z方向，分别需要可压缩性（compressibility）和Coupling Reference Pressure的两个值。
• anisotropic：与之前相同，但xx、yy、zz、xy/yx、xz/zx和yz/zy组件分别需要6个值。当非对角压缩性设置为零时，矩形盒子将保持矩形。请注意，各向异性缩放可能会导致模拟盒子发生极端变形。
• surface-tension：平行于xy平面的表面的表面张力耦合。对Z方向使用法向压力耦合，而表面张力耦合到盒子的x/y尺度。第一个Coupling Reference Pressure是参考表面张力乘以表面数（单位bar*nm），第二个值是参考z-pressure（单位bar）。这两个可压缩性（compressibility）分别是xy和方向上的压缩率。z-compressibility的值应该相当精确，因为它会影响表面张力的收敛，也可以将其设置为零，使盒子具有恒定的高度。

Time for Pressure Coupling

压力耦合的时间常数(所有方向一个值)，单位为ps。（默认为2）

Coupling Reference Pressure

耦合的参考压力，单位为bar。（默认为1）

Compressibility

可压缩性（注:这实际上是在bar^-1）对于水在1atm和300k的可压缩性是4.5e-5 bar^-1。所需值的数量由pcoupltype [bar^-1]暗示。

Constraints

限制类型。（默认为none）

• none：除了拓扑文件中明确定义的外，没有限制。
• hbonds：给含有氢原子的键添加限制。
• all-bonds：给所有的键添加限制。
• h-angles：给所有的键添加限制，同时给含有氢原子的角度添加限制。
• all-angles：给所有的键和角度添加限制。

Output File

输出文件名称

结果说明

得到一个计算NPT的MDP文件npt.mdp。

参考文献

GROMACS: High performance molecular simulations through multi-level parallelism from laptops to supercomputers. M. J. Abraham, T. Murtola, R. Schulz, S. Páll, J. C. Smith, B. Hess, E. Lindahl, SoftwareX, 1, (2015), 19-25.