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MOF-COF力场

时间:2025-04-30     作者:邱新龙【转载】   来自:autoff手册+个人整理   阅读

物质数据库

COFs

MOFs

drugs

misc

pigments

polymers


可选力场

UFF4MOF

UFF4MOFII

ZIF-8

ZIF-FF

GAFF

GAFF2

GAFF2 mod

OPLS-AA/L

OPLS-AA/MM

L-OPLS

OPLS-PFPE

OPLSR-PEO

CGenFF

Tripos

SYBYL

UFF

Dreiding

CvFF/hammonic

CVFF augharmonic

CL&P

OPLS-20091L

OPLS-20091L/0.8

Interace/CHARMIM

FCC-Metal

Metal

SMALL/EPM2

SMALL/FF

SMALL/OH-

ClayFF

CVFF/morse

CVFF aug/morse

Interface/PCFF

TraPPE-zeo

CRYSTAL/Silica

CRYSTALTiO2

CRYSTALCaCO3

Merz/0D/SPCE

SPC/E


UFF4MOF专门的MOF力场,选择 UFF4MOF_general_db、UFF4MOF_elements_db 和 UFF4MOF_mmatomtypes_db 文件以使用这些参数,并检查是否为您的系统检测到正确的 atom 类型或手动设置它们。

链接:


UFF4MOFII是上面的二代,选择 UFF4MOFII_general_db、UFF4MOFII_elements_db 和 UFF4MOFII_mmatomtypes_db 文件以使用这些参数,并检查是否为您的系统检测到正确的原子类型或手动设置它们。


For calculations with the UFF4MOF parameters:

M.A. Addicoat, N. Vankova, I.F. Akter, and T. Heine, An extension of the Universal Force Field to Metal-Organic Frameworks, J. Chem. Theory Comput. 10, 880-891 (2013)


For calculations with the UFF4MOFII parameters:

D.E. Coupry, M.A. Addicoat, and T. Heine, An Extension of the Universal Force Field for Metal-Organic Frameworks, J. Chem. Theory Comput. 12, 5215-5225 (2016)



Interface/PCFF力场

https://github.com/hendrikheinz/INTERFACE-force-field-and-surface-models

https://bionanostructures.com/interface-md/


ZIF-FF力场

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpca.8b12311

ZIF即 沸石 咪唑酯 骨架 结构材料,是多孔晶体材料,特点是高 稳定性,高 孔隙率 和有机功能。 (ZIFs)是多孔晶体材料,在其中,有机咪唑酯交联连接到 过渡金属 上,形成一种 四面体 框架。 

很多不同的ZIF结构通过简单调整交联—交联相互作用就可以形成。


ZIF-8力场

https://www.nature.com/articles/s42004-021-00613-z

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2014/ra/c4ra00664j





原子电荷处理方法

Eqeq

EEM

GMP-QEq

MEPO-QEq

m-CBAC

pacmof-MOF-REPEAT

pacmof-COF-DDEC


MOF类体系有专门适合的原子电荷,诸如CBAC、I-QEq等,用CP2K算REPEAT电荷也挺好。强烈不建议用QEq,前述方法比用QEq在描述MOF与其它分子的静电相互作用方面会强得多


基于机器学习的金属有机框架中的部分原子电荷(PACMOF)链接

https://github.com/snurr-group/pacmof

https://github.com/snurr-group

https://github.com/snurr-group/pacmof/blob/master/pacmof/pacmof.py

https://github.com/davidtangGT/pacmof


python3

import pacmof

pacmof.get_charges_single_serial('/home/XXX/Desktop/ACOCOM_clean.cif', create_cif=True)

第一次运行时会出现很多warning(由于所依赖库的版本更新后原先的代码仍可运行但有可能会出现问题),只要看到进度条在跑就没有问题

计算完成后,带电荷的cif文件生成在‘/home/XXX/Desktop/pacmof-master‘中


为金属有机框架的经典全原子模拟对各种类型的部分原子电荷进行基准测试

用于计算金属有机框架 (MOF) 中原子电荷的密度导出静电和化学 (DDEC) 方法被认为是众多电荷分配方法中最准确(但计算成本高)的一种方法。在这里,我们对五种不同类型的原子部分电荷(即 CM5、Mulliken、Qeq、EQeq 和 PACMOF)进行了比较研究,这些原子部分电荷是为具有可承受计算成本的 MOF 子集准备的,并针对 DDEC 电荷对它们进行了基准测试,特别是相关,因为目前大多数数据库都缺少具有预先计算的 DDEC 费用的 MOF。为了找到合适的电荷类型替代 DDEC 方法,我们根据两个指标对五种电荷类型进行统计排名,电荷的相对标准偏差和相对偶极矩差,在此基础上,我们根据键极性分析为特定 MOF 提供一般指导和建议。最后,我们为未来的研究推荐了一种可能且更准确的参数化方案。

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/nr/d2nr00354f

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通过基于多层连接的原子贡献(m-CBAC)方法进行高效,准确的电荷分配

金属有机框架(MOF)由于其在各种能源应用(例如气体分离和存储)中的潜力而受到了广泛的关注。报道了成千上万的MOF,并发现了更多的MOF,分子模拟在促进物质发现方面可以发挥关键作用。

在这些计算中,精确分配给框架原子的电荷至关重要。在这项研究中,我们扩展了基于连接性的原子贡献(CBAC)方法,以开发一种高效,稳健且准确的电荷分配方法。

与最初使用目标原子的第一层连通性的CBAC方法不同,我们的方法称为多层CBAC(m-CBAC),它包含了多达第二层的多层连通性。

大约2700个MOF集合,带有密度衍生的静电和化学(DDEC)电荷,用于训练数据库。

该方法以系统的方式分配电荷,其中首先搜索最高级别的连接性数据库(即,第二层连接性),然后搜索较低级别的连接性模式,直到识别出连接性模式。

这种方法使电荷预测几乎适用于所有MOF。我们的结果表明,使用m-CBAC分配的电荷与DDEC电荷非常相似(皮尔森系数为0.988)。

同时,m-CBAC方法的计算效率很高,比量子力学方法快几个数量级。此外,这项研究表明,m-CBAC的准确电荷分配可以对CO的亨利系数做出可靠的预测2个MOF。

总体而言,m-CBAC方法可以实现对MOF的快速精确充电分配,并且随着这项工作,在最近发布的MOF数据库中提供了用于m-CBAC电荷分配的软件以及为大约12000个MOF分配的电荷。


https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpcc.0c01524


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