Prowadzę symulacje dynamiki molekularnej wody do celów testowych. Pudełko jest dość małe, jeśli zapytasz faceta z klasyczną MD, i stosunkowo duże, jeśli zapytasz faceta z DFT: Mam 58 cząsteczek wody w okresowych warunkach brzegowych.
Aby zaoszczędzić czas procesora, optymalizuję komórkę za pomocą klasycznego pola siłowego przed uruchomieniem ab initio MD. System równoważę klasycznie w 300K przez 1 ns, a następnie robię ostatnią migawkę i używam jej jako danych wejściowych dla ab initio MD. Mój ab initio MD to zwykły oparty na DFT Born-Oppenheimer MD z zestawem podstawy fali płaskiej i potencjałem PAW (pseudo) (VASP to kod). Zarówno w symulacji klasycznej, jak i ab initio utrzymuję stałą temperaturę na poziomie 300 K za pomocą termostatu ze zmianą prędkości.
Badam dwa różne sposoby przejścia od klasycznego do ab initio:
- Pobierz początkowe prędkości i pozycje z klasycznej trajektorii i zaimportuj je jako początkową konfigurację do symulacji ab initio
- Zamroź system do zera, zachowując klasyczne pozycje, zaimportuj go do kodu DFT, a następnie szybko (obecnie robię to w 0,5 ps) rozgrzej do 300K
Miałem nadzieję, że obie strategie doprowadzą do tej samej średniej energii po krótkim (powiedzmy 10 ps) okresie równoważenia, szczególnie biorąc pod uwagę, że konfiguracja początkowa jest dokładnie taka sama (te same pozycje początkowe), z wyjątkiem wspomnianej sztuczki temperaturowej (prędkości początkowe różnią się) . Nie o to chodzi. Poniższy rysunek pokazuje, że symulacja, w której układ jest zamrażany, a następnie szybko rozgrzewany, znajduje obszar energii o 1 eV niższy pod względem energii niż drugi, gdzie prędkości są importowane z klasycznej MD.
Moje pytania to:
- czy tego należy się spodziewać;
- czy znane są skuteczne strategie optymalizacji przejścia z klasycznej na ab initio MD;
- i czy możesz wskazać mi odpowiednią literaturę na ten temat?
Edytować:
Przeprowadziłem jeszcze kilka testów i - przy ograniczonych obecnie danych - wydaje się, że może to być problem specyficzny dla systemu. Test z metanolem zamiast wody w pudełku o tym samym rozmiarze wykazał, że dwa różne schematy prędkości początkowej szybko zbiegają się do tej samej średniej energii. Jednak klasyczna konfiguracja była bardzo zbliżona do konfiguracji kwantowej w przypadku metanolu, to znaczy energia przy t = 0 była bardzo zbliżona do średniej energii po konwergencji. Woda jest niezwykle trudnym systemem, więc być może ten problem jest mniej więcej specyficzny dla wody. Jeśli nie zostaną dodane żadne odpowiedzi, spróbuję opublikować jedną na podstawie moich wyników, gdy skończę wszystkie testy.