МД с внешним электрическим полем

[Darth Vasya]

Вообще идея такова: нагрев системы при постоянном объёме, дальше симуляция при постоянном давлении.

А по мне - так сначала NPT, чтобы плотность установилась, а потом - считать в NVT Для каждой задачи - свои решения

[КВГ]

Вчера не смог отреагировать. Если можно, то еще немного вопросов - надеюсь, последних. И пойду думать о смысле жизни. Но прежде - кратко о том, зачем нужна эта задача (сама по себе она не срочная, а срочность "начала ее обдумывания" обусловлена внешними обстоятельствами). Надо продвигаться к моделированию электрохимических реакций галогенидных комплексов перех. Ме 4-6-ой групп (типа NbF6 (1-)+е-> NbF6 (2-) и пр.) в расплавах ГЩМ. Нынешняя задача стоит в начале пути. Свести все к квантовохимическим расчетам не удается - здесь мы ориентируемся на работы американцев (но их уровень требует расчетов на суперкомпах, мы хотим упростить насколько возможно, опираясь на их работы). Профессионалов под эту проблему у нас нет (по не зависящим от нас причинам). У меня - своя работа, но жаль полностью отказываться от задачи. Сотрудничество, к сожалению, наладить не удалось - у всех свои задачи. Вопросы такие:
1) Не раз упоминались катоффы: а разве кулоновское взаимодействие можно обрезать в нашем случае? Моделируется-то бесконечная среда - расплав. (На каком-то уровне приближения не избежать учета статической поляризуемости ионов среды и учета ее влияния на комплекс. Динамическую пусть учитывают американцы.)
2) Марксист утверждает, что для учета взаимодействия иона расплава с изображениями не надо дописывать код в проге: периодические граничные условия никто не отменял. Просто надо с катоффом (максимальное расстояние, на котором учитываются взаимодействия) играться. -- Не понял по необразованности. Поверхность электрода в этом случае должна быть границей ячейки? Хотелось бы точно уяснить, коль это позволяет избежать процедуры усовершенствования кода!
3) Darth Vasya: В настоящем случае придётся брать такой большой размер ячейки -- Почему надо брать большой и что значит "большой"? Вот марксист предлагал 10х10х10 А - это большая ячейка (кстати, почему предлагался именно такой размер?)?
4) Марксист пишет: Я бы предложил так: несколько атомных слоёв электрода задать явно (с зарядами на атомах и всеми эффектами, разве что движение их ограничить), а остаток электростатического поля задать в виде однородного потенциала так, чтобы сумма внешнего поля и поля, создаваемого атомами электрода, давала то поле, которое есть в реальности. Делать это можно, считая энергию пробного заряда, но это задача как минимум на пару статей в серьёзных журналах, а как максимум на диссер --
а) Что имеется в виду под зарядами на атомах применительно к металлич. электроду? Я полагал, что можно взять незаряженный электрод (учитываем только wdw с одним-двумя слоями атомов электрода), а заряд моделируем наложением внешнего поля, к-ое, как выяснилось, есть в Громаксе. Если это недопустимо, то почему? Если имеется в виду распределить заряд по электроду, чтобы он давал желаемое внешнее поле, то тогда зачем дробить на дискретное поле, связанное с атомами, плюс "остаток в виде однородного потенциала?
б) Для расчета пробного заряда имеются проги? Или дилетанту лучше с этим не связываться?
5) Все же я не понял, как можно одолеть задачу квантовохимическими методами? Тут ведь нельзя ограничиться десятком ионов (в расплаве). Или у меня убогие представления о возможностях квантовохимических методов?
6) Кстати, в развитие нашей задачи у меня еще есть тема, связанная с расчетом энергий взаимодействия (а также энтальпий, энтропий…) фторидных комплексов переход. Ме с окружением в расплаве ГЩМ (две внешних корд. сферы надо) плюс электронная структура подобных комплексов(ее-то считали в 80-х годах для голых комплексов без внешнесферной оболочки). Но это, наверное, отдельный разговор? Тут мне не нужны детали, а только узнать, берут ли соврем. квант-хим. методы комплексы таких металлов, как Ti-Zr-Hf, Cr-Mo-W, Nb-Ta, но обязательно с учетом взаимодействия с первой, а лучше и со второй) внешними корд. сферами (в первой катионы М(1+) типа Li-Na-K-Cs, штук 10-12, а во второй сфере анионы Cl(1-) или F(1-), штук 6-8? Если берут, то какова точность расчета энергетических характеристик? Геометрия меньше интересует, хотя есть отдельная задача на эту тему, может, я как-то попрошу прокомментировать. Задача, на мой взгляд, занятная.
Всем большое спасибо! Неудобно задавать слишком много вопросов, надо еще почитать. Амбер попробую выпросить.

[ИСН]

Задачка вообще редкий гроб для расчётов, как специально искали. (Да Вы и сами знаете.) Это ж как: жидкость - хуже и кристалла, и газа; ионные взаимодействия хуже и ковалентных, и ван-дер-ваальсовых (медленнее спадают с расстоянием), ну и на закуску - тяжёлые элементы. Финиш!

[Darth Vasya]

Единственное, что могу посоветовать... Читать публикации CPMD-братии с использованием внешнего поля...

http://cpmd.org/cpmd_publications.html

А так, чтоб на халяву и без суперкомпьютеров - это вряд ли.

[Marxist]

Надо продвигаться к моделированию электрохимических реакций галогенидных комплексов перех. Ме 4-6-ой групп (типа NbF6 (1-)+е-> NbF6 (2-) и пр.) в расплавах ГЩМ.

Хренасе! Простите, вырвалось.

Свести все к квантовохимическим расчетам не удается - здесь мы ориентируемся на работы американцев (но их уровень требует расчетов на суперкомпах, мы хотим упростить насколько возможно, опираясь на их работы).

Вы думаете, молекулярная динамика позволит Вам уменьшить требования к расчётным мощностям? Вы заблуждаетесь. 10 нс динамики на 10000 атомов -- это около 2-х недель на 8 процессорах.

1) Не раз упоминались катоффы: а разве кулоновское взаимодействие можно обрезать в нашем случае? Моделируется-то бесконечная среда - расплав.

А чёрт его знает. В общем случае надо смотреть. Хотя бы на зависимость энергии кулоновского взаимодействия от расстояния. Насколько я понимаю, это взаимодействие всё-таки аддитивное, и рассматривать все попарные потенциалы безнадёжно.

2) для учета взаимодействия иона расплава с изображениями не надо дописывать код в проге: периодические граничные условия никто не отменял. Поверхность электрода в этом случае должна быть границей ячейки? Хотелось бы точно уяснить, коль это позволяет избежать процедуры усовершенствования кода!

На этом уровне задача напоминает моделирование биологической мембраны. Там идёт представление мембраны как бесконечной и периодичность по двум направлениям. За подробностями вынужден Вас отослать к литературе; такие огромные системы обычно моделируют NAMD'ом.

3) Darth Vasya: В настоящем случае придётся брать такой большой размер ячейки -- Почему надо брать большой и что значит "большой"? Вот марксист предлагал 10х10х10 А - это большая ячейка (кстати, почему предлагался именно такой размер?)?

Вообще говоря, 10х10х10 -- это маленькая ячейка. Размер в общем-то взят с потолка. Как оценить: даже если у нас будет периодичность, лучше, чтобы было побольше реальных атомов. Не меньше сотни в каждом направлении. Дальше берётся справочник и смотрится диаметр иона. Дальше очевидным образом получается размер.

а) Что имеется в виду под зарядами на атомах применительно к металлич. электроду? Я полагал, что можно взять незаряженный электрод (учитываем только wdw с одним-двумя слоями атомов электрода), а заряд моделируем наложением внешнего поля, к-ое, как выяснилось, есть в Громаксе. Если это недопустимо, то почему? Если имеется в виду распределить заряд по электроду, чтобы он давал желаемое внешнее поле, то тогда зачем дробить на дискретное поле, связанное с атомами, плюс "остаток в виде однородного потенциала?

Ну например, общий заряд электрода, делённый на количество атомов в электроде. Но вообще я с трудом представляю, как рассматривать в рамках молдинамики просто кусочек металла, а заряженный -- вообще никак. Точнее, нужно как-то параметризовать силовое поле для металла. Поскольку такая задача в биохимии не встречается, никто, вполне вероятно, не заморачивался на это. Параметры силового поля обычно выбираются таким образом, чтобы воспроизводились результаты квантовых расчётов. Квантовые химики, думаю, скажут что-нибудь интересное по поводу таких расчётов для электродов и твёрдых металлов.

б) Для расчета пробного заряда имеются проги? Или дилетанту лучше с этим не связываться?

пробный заряд -- как в школьном курсе физики -- атом чего угодно с зарядом, например, +1.

6) а только узнать, берут ли соврем. квант-хим. методы комплексы таких металлов, как Ti-Zr-Hf, Cr-Mo-W, Nb-Ta, но обязательно с учетом взаимодействия с первой, а лучше и со второй) внешними корд. сферами (в первой катионы М(1+) типа Li-Na-K-Cs, штук 10-12, а во второй сфере анионы Cl(1-) или F(1-), штук 6-8? Если берут, то какова точность расчета энергетических характеристик? Геометрия меньше интересует, хотя есть отдельная задача на эту тему, может, я как-то попрошу прокомментировать.

Насколько я понимаю -- там много проблем.

[Darth Vasya]

Marxist, откуда такая молчаливая уверенность, что классическая ММ вообще насколько-либо подходит для таких задач?

[Marxist]

Marxist, откуда такая молчаливая уверенность, что классическая ММ вообще насколько-либо подходит для таких задач?

Вообще-то такой уверенности нет, но есть уверенность, что её (в смысле классическую механику) можно развить. Подогнать можно всё что угодно под всё что угодно ©.
Если быть совсем точным, то здесь есть 2 пункта:
1. Применимость алгоритма. Алгоритм безусловно применим.
2. Наличие параметров силового поля. Параметров, скорее всего, нет или почти нет.
Следовательно, 2 пути:
1. Честные кванты
2. Посчитать параметры силового поля.

[КВГ]

[quote="Marxistесть уверенность, что её (в смысле классическую механику) можно развить. Если быть совсем точным, то здесь есть 2 пункта:
1. Применимость алгоритма. Алгоритм безусловно применим.
2. Наличие параметров силового поля. Параметров, скорее всего, нет или почти нет.
Следовательно, 2 пути:
1. Честные кванты
2. Посчитать параметры силового поля.[/quote]

Какими методами можно рассчитать параметры силового поля? Речь, заметим, идет о неорганике - напр., есть расплав, в котором содержатся Ta(5+), Na(+), F-, Cl- плюс металлический электрод. При этом тантал образует комплексные ионы с 6-7 анионами фтора.

А что такое применительно к такой системе "честные кванты"? Квантовохимический расчет маленького кластера (но минимум - это комплекс тантала плюс вторая координационная сфера из катионов Na+)? А поверхность? Тоже маленький кластер?

[Marxist]

Какими методами можно рассчитать параметры силового поля? Речь, заметим, идет о неорганике - напр., есть расплав, в котором содержатся Ta(5+), Na(+), F-, Cl- плюс металлический электрод. При этом тантал образует комплексные ионы с 6-7 анионами фтора.

Квантовыми методами. Тут такая сложность, что параметры силового поля подгоняются под реальность или какой-то квантовый расчёт. Иными словами, мы как-то находим энергии взаимодействия, потом для них статистически параметризуем силовое поле. Причём для таких систем нужно парамтеризовать какое-нибудь поляризуемое силовое поле.

А что такое применительно к такой системе "честные кванты"? Квантовохимический расчет маленького кластера (но минимум - это комплекс тантала плюс вторая координационная сфера из катионов Na+)? А поверхность? Тоже маленький кластер?

Формулировка "честные кванты" здесь как противопоставление молдинамике -- честный расчёт довольно большой системы. Соответственно для молдинамики требуется только параметризация поля на квантовом уровне с дальнейшим использованием стандартных алгоритмов, а для честного квантового расчёта -- расчёт без всяких приближений.

[КВГ]

Квантовыми методами. Тут такая сложность, что параметры силового поля Формулировка "честные кванты" здесь как противопоставление молдинамике -- честный расчёт довольно большой системы. Соответственно для молдинамики требуется только параметризация поля на квантовом уровне с дальнейшим использованием стандартных алгоритмов, а для честного квантового расчёта -- расчёт без всяких приближений.

Большое спасибо за быстрый ответ! А у меня появился желающий (студентка) заняться неторопливым освоением методов расчета потенциалов применительно к нашей задаче (т.е. чистая неорганика с перечнем ионов, к-ые уже упоминал). Понимаю, что это дело небыстрое, но все же - с чего начать конкретную деятельность? 1) Можно ли что-то прочитать в Инете или в книгах? 2) Какие-то спец. программы для расчета потенциалов существуют или нет? 3) В каком виде считается потенциал квантовыми методами? Этот вид приемлем для стандартных МД-программ?

[Marxist]

с чего начать конкретную деятельность?

Написать кому-нибудь из корифеев типа Дэвида Кейса. Такие вещи надо развивать в сотрудничестве с серьёзными людьми, чтобы получить на выходе конфетку.

[КВГ]

Написать кому-нибудь из корифеев типа Дэвида Кейса. Такие вещи надо развивать в сотрудничестве с серьёзными людьми, чтобы получить на выходе конфетку.

Совет-то хороший ... Да ведь обычно с серьезными людьми не с нуля начинают?

[Marxist]

Написать кому-нибудь из корифеев типа Дэвида Кейса. Такие вещи надо развивать в сотрудничестве с серьёзными людьми, чтобы получить на выходе конфетку.

Совет-то хороший ... Да ведь обычно с серьезными людьми не с нуля начинают?

Вы знаете, сколько китайцев им пишут с дурацкими вопросами? Если Вы хорошо изложите Вашу идею, вам как минимум дадут гораздо более умный совет, чем здесь.

[КВГ]

Вы знаете, сколько китайцев им пишут с дурацкими вопросами? Если Вы хорошо изложите Вашу идею, вам как минимум дадут гораздо более умный совет, чем здесь.

Да, видно деваться некуда, надо искать близких по тематике профессионалов. В Штатах-то есть, а поближе не знаю пока никого. Ну поищу. Спасибо!

[Marxist]

Да, видно деваться некуда, надо искать близких по тематике профессионалов. В Штатах-то есть, а поближе не знаю пока никого. Ну поищу. Спасибо!

Просто все вот эти разговоры, пусть и из общих соображений, -- это уже далеко не ноль. Удачи!

[КВГ]

Просто все вот эти разговоры, пусть и из общих соображений, -- это уже далеко не ноль. Удачи!

Безусловно общение здесь было для меня необходимо и очень полезно, я не считаю это обсуждение зряшным, ни в коем случае. Постепенно прояснилась ситуация и можно двигаться дальше, если получится... Еще раз - спасибо!