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[ moleculetype ]

通常对应于分子的一种组织结构是 [ moleculetype ] 条目。这一条目有两个主要目的。

一个是为拓扑文件提供结构,通常对应于实际分子。这使得拓扑更易读,并且编写起来也更简单省事。

第二个目的是计算效率。计算机内存中存储的系统定义与 moleculetype 定义的数目成正比。

如果一个分子存在于100000 个副本中,节省的内存以 100000 计,这意味着系统通常可以放在缓存中,能极大地提高运行性能。


对应于化学键的相互作用可能产生排除,只能在属于同一 moleculetype 内的原子之间进行定义。在一个 moleculetype 中允许存在多个分子,只要它们之间没有共价键连接。

分子可以是无限长的,只要将其自身越过周期性边界相连接即可。当体系中存在这样的周期性分子时,需要在mdp文件中设置一个选项,告知 GROMACS 不要试图将跨越周期性边


界的分子重新完整化。


参数表格

相互作用类型

指令

函数类型/说明

必需

defaults


atomtypes

非键函数类型;组合规则; 生成配对 (no/yes); LJ 校正因子

fudgeLJ(); 库仑校正因子 fudgeQQ()

原子类型;质量 m(u); 电荷 q(e); 粒子类型;V ; W

可选

bondtypes

pairtypes

angletypes

dihedraltypes(∗)

constrainttypes


LJ

nonbond params

1

Buckingham

nonbond params

2

必需

moleculetype

分子名称  非键相互作用排除

必需

atoms

原子类型;残基编号;残基名称;原子名称;电荷组编号;q(e); m(u)

必需

system

系统名称

必需

molecules

分子名称;分子数目

可选

intermolecular_interactions

一项或多项成键相互作用,涉及两个或多个原子,不能是产生排除的相互作用,不能是约束,使用全局原子编号



[ moleculetype ] 指令详解-bonds


相互作用名称

函数类型

对应公式

参数顺序

自由能使用

1

image.png

b0(nm); kb(kJmol−1nm−2)

所有

G96 键

2

image.png

b0(nm); kb(kJmol−1nm−4)

所有

Morse 键

3

image.png

b0(nm); D(kJmol−1) β(nm-1)

所有

立方键

4

image.png

b0(nm); Ci=2,3(kJmol−1nm−i)


连接

5




简谐势

6

image.png

b0(nm); kb(kJmol−1nm−2)

所有

FENE 键

7

image.png

bm(nm); kb(kJmol−1nm−2)


表格键

8

image.png

表格号(≥0)  k(kJ mol−1)

k

表格键

9

image.png

表格号(≥0)  k(kJ mol−1)

k

约束势

10


low, up1,2(nm);  kdr (kJmol−1nm−2)

所有

类型9表格键无连接,因此不会为这种相互作用生成排除

简谐势与键的区别是,简谐势可以计算非键相互作用,但是键则不能


[ moleculetype ] 指令详解-pairs

相互作用名称

函数类型

参数顺序

自由能使用

额外 LJ 或库仑  pairs

1

V W

所有

额外 LJ 或库仑  pairs

2

fudgeQQ ()  qi   qj(e)   V  W


额外 LJ 或库仑  pairs_nb

1

qi   qj(e)   V  W


组合规则决定了 LJ 参数的类型,就是里面的V   W


[ moleculetype ] 指令详解-angles

相互作用名称

函数类型

对应公式

参数顺序

自由能使用

键角

1

image.png

θ0(deg);kθ(kJmol−1rad−2)

所有

G96 键角

2

image.png

θ0(deg);kθ(kJmol−1)

所有

键键交叉项

3

image.png

r1e,r2e(nm);krr,(kJmol−1nm−2)


键角交叉项

4

image.png

r1e,r2e,r3e(nm);k(kJmol−1nm−2)


Urey-Bradley

键角

5

image.png

θ0(deg);kθ(kJmol−1rad−2);r13(nm);kUB(kJmol−1nm−2)

所有

四次键角

6

image.png

θ0(deg);Ci=0,1,2,3,4(kJmol−1rad−i)


表格键角

8

image.png

表格号(≥0)  k(kJ mol−1)

k

受限弯曲势

10

image.png

θ0(deg);kθ(kJmol−1)


1 2 5 6函数类型  grompp可将这种相互作用类型转换为约束


[ moleculetype ] 指令详解-exclusions

相互作用名称

原子数目

参数顺序

自由能使用

排除

1

一个或多个原子索引号



[ moleculetype ] 指令详解-constraints

相互作用名称

原子数目

函数类型

参数

自由能使用

约束

2

1

b0(nm)

所有

约束

2

2

b0(nm)

所有

函数类型1:grompp会利用这种相互作用类型生成排除项

函数类型2:无连接,因此不会为这种相互作用生成排除


[ moleculetype ] 指令详解-settles

相互作用名称

原子数目

函数类型

参数顺序

自由能使用

SETTLE

1

1

dOH (nm), dHH (nm)


[ settles ] 指令定义了水分子的第一个原子。SETTLE 函数类型始终为 1,并且必须给出 O-H 和H-H 之间的距离。注意,SETTLE 算法也可用于 TIP3P 和 TIP4P 水分子模型。TIP3P 只不过具有不同的几何构型。TIP4P 有一个虚拟位点,但因为它是根据其他原子的位置构建的,因此不需要使用 SHAKE(也不需要 SETTLE)。

image.pngimage.png

超过 80% 的模拟体系算涉及刚性水分子,对这种特殊情况,我们已经实现了 SETTLE 算法。对速度 Verlet,必须施加额外的一轮约束,以约束第二个半速度步的速度,并去除平行于键向量的任何速度分量。这一步骤称为 RATTLE。


[ moleculetype ] 指令详解-virtual_sites2

相互作用名称

原子数目

函数类型

参数顺序

自由能使用

二体虚拟位点

3

1

a()



[ moleculetype ] 指令详解-virtual_sites3

相互作用名称

原子数目

函数类型

参数顺序

自由能使用

三体虚拟位点

4

1

a()  b()


三体虚拟位点(fd

4

2

a()  d(nm)


三体虚拟位点(fad

4

3

θ(deg)  d(nm)


三体虚拟位点(out

4

4

a()  b()   c(nm-1)



[ moleculetype ] 指令详解-virtual_sites4

相互作用名称

原子数目

函数类型

参数顺序

自由能使用

四体虚拟位点(fdn

5

2

a()  b()   c(nm)



[ moleculetype ] 指令详解-virtual_sitesn

相互作用名称

原子数目

函数类型

参数顺序

自由能使用

N体虚拟位点(COG

1

1

一个或多个构建原子的索引号


N体虚拟位点(COM

1

2

一个或多个构建原子的索引号


N体虚拟位点(COW

1

3

一个或多个构建原子的索引号和权重



[ moleculetype ] 指令详解-position_restraints

相互作用名称

原子数目

函数类型

参数顺序

自由能使用

位置限制

1

1

kx,ky,kz(kJ mol-1 nm-2)

所有

平底位置限制

1

2

g r(nm) k(kJ mol-1 nm-2)



[ moleculetype ] 指令详解-distance_restraints

相互作用名称

原子数目

函数类型

参数顺序

自由能使用

距离限制

2

1

类型 标签 low up12(nm) 权重



[ moleculetype ] 指令详解-dihedral_restraints

相互作用名称

原子数目

函数类型

参数顺序

自由能使用

二面角限制

4

1

𝜙0(deg);Δ𝜙 (deg);𝑘dihr (kJmol−1rad−2)

所有


[ moleculetype ] 指令详解-orientation_restraints

相互作用名称

原子数目

函数类型

参数顺序

自由能使用

取向限制

2

1

exp.; 标签;α; c (U nmα;obs. (U); 权重(U−1)



[ moleculetype ] 指令详解-angle_restraints

相互作用名称

原子数目

函数类型

参数顺序

自由能使用

角度限制

4

1

θ0(deg);kc(kJmol−1多重度

θ  k


[ moleculetype ] 指令详解-angle_restraints_z

相互作用名称

原子数目

函数类型

参数顺序

自由能使用

角度限制(z

2

1

θ0(deg);kc(kJmol−1多重度

θ  k


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