虚拟相互作用位点

一些力场会使用虚拟相互作用位点（由其他粒子的位置构建的相互作用位点），这些位点上会存在某些相互作用（如对苯环可以再现正确的四极矩）。

要在系统中创建虚拟位点，你需要在拓扑文件中包含 [ virtualsite? ] 节段（为保持向后兼容，也可以使用老版本的名称 [ dummies? ]），其中的 ? 代表构成虚拟位点的粒子数目。

对类型 2 为 2，类型 3，3fd，3fad 和 3out 为 3，类型 4fdn 为 4。类型 4fdn 取代了旧的 4fd 类型（type 值为 1），因为后者有时会不稳定。

尽管程序代码内部仍然支持旧的 4fd 类型，不过最好不要在新的输入文件中使用。

我们将虚拟位点的位置rs写为其他粒子位置ri的函数：rs =𝑓(r1..r𝑛)。这样就可以在力的计算中使用它们了。虚拟位点可能带有电荷或参与其他相互作用。

作用在虚拟位点上的力必须以自洽的方式重新分配到具有质量的粒子上。

第一项是正常的力, 第二项是因虚拟位点引起的作用于粒子i上的力, 可以将它写为张量形式:

GROMACS中六种不同类型虚拟位点的构建方式. 黑色为构建原子, 灰色为虚拟位点.

当使用虚拟位点时，维里的计算并不简单。由于维里涉及所有原子（而不只是虚拟位点）的加和，因此在计算维里 之前，必须将虚拟位点上的力重新分配到原子上。在一些特殊情况下，原子上的力可以写为虚拟位点受力的线性组合（下面的类型 2 和类型 3），因此在重新分配力之前或之后计算维里没有区别。然而，一般情况下，应首先进行重新分配。

在 GROMACS 中，从周围原子构建虚拟位点的方式共有六种，我们按构造原子的数目对其进行分类。注意，所有提到的位点类型都可以利用类型 3fd （标准化，平面内）和 3out （非标准化，平面外）进行构建。但是，涉及到的计算量按方法列表的顺序急剧增加，因此我们强烈建议使用列表中第一个适合的能够满足需要的虚拟位点类型。

GROMACS中六种不同类型虚拟位点的构建方式. 黑色为构建原子, 灰色为虚拟位点.

然后使用相同的权重重新分配力：

• 两个原子的线性组合 2

这种情况下虚拟位点位于原子线 i和j的连线上。

• 三个原子的线性组合 3

这种情况下虚拟位点位于另外三个粒子构成平面中

在三个原子构成的平面中，具有固定的距离 3fd

在三个原子构成的平面中，具有固定的距离和角度  3fad

三个原子的非线性组合，在平面外 3out

类型 2 的参数应如下所示

类型 3 的参数应如下所示

类型 3fd 类似如下

类型 3fad 类似如下

类型 3out 类似如下

类型 4fdn 类似如下

这样就构建一个虚拟位点，其编号为 5(第一列 Site)，它的位置取决于其他原子的位置。

这些原子的索引号为 1 和 2，或者 1，2 和 3，或者 1，2，3 和 4(接下来的第二，三或四列 from)。

构建时所遵循的规则由函数类型编号（下一列 funct）以及指定的参数（最后一，二或三列 a b . .）决定。

显然，原子数目（包括虚拟位点数）取决于分子。研究一下 GROMACS 自带的 TIP4P 或 TIP5P 水模型的拓扑文件对理解上面的内容会有帮助。

注意，如果在虚拟位点和/或普通原子之间定义了任何固定的成键相互作用，grompp命令会将其移除（除非使用 -normvsbds 选项）。

这种成键相互作用的移除是在生成排除之后，因为生成排除是基于“化学”的成键相互作用。借助基本的几何参数，可以使用更通用的方法来构建虚拟位点。

利用的指令是 [ virtual_sitesn ]。所需的参数列于 表 5.14 中。下面的例子中将一组给定原子的几何中心定义为虚拟位点：

tip5p