Изучение работы методов контроля температуры в GROMACS
Подготовка файла координат и файла топологии
Создадим в файле из прогшлого занятия (box_38.gro) группу r_1, в которую входит одна молекула этана - файл 1.ndx.
Для выделения одной молекулы этана надо ввести команду make_ndx -f box_38.gro -o 1.ndxи и, затем, ri 1.
Создадим .gro файл с одной молекулой этана в цетре ячейки - et.gro
Переделаем файл et.top, изменив количество молекул этана с 38 до 1.
Методы контроля температуры
Нам даны пять методов контроля температуры:
метод Берендсена
метод "Velocity rescale"
метод Нуза-Хувера
метод Андерсена
Метод стохастической молекулярной динамики
Напишем скрипт для работы сразу со всеми методами.
Визуальный анализ результатов молекулярной динамики
Метод Берендсена
Результат моделирования - файл et_be.pdb.
Молекула этана вращается вокруг связи C-C и поворачивается вдоль вертикальной оси, постепенно убыстряясь.
Метод "Velocity rescale"
Результат моделирования - файл et_vr.pdb.
Сначала молекула стоит на месте, слегка меняется длина С-С связи, водороды слегка поворачиваются вокруг С-С.
Затем молекула, ускоряясь, начинает вращаться во всех направлениях.
Метод Нуза-Хувера
Результат моделирования - файл et_nh.pdb.
Молекула стоит на месте , изменяется длина С-С связи и водороды слегка поворачиваются вокруг С-С оси.
Метод Андерсена
Результат моделирования - файл et_an.pdb.
Меняетсся длина С-С и С-Н связей. Молекула не вращается
Метод стохастической молекулярной динамики
Результат моделирования - файл et_sd.pdb.
Этан быстро вращается во всех направлениях при этом водороды вращаются вокруг С-С связи.
Графики изменения энергий и длин связей
set output "sd_en.png"
plot "./bond_sd.xvg" using 1:2 , "./et_sd_en.xvg" using 1:3 set output "be_bond.png"
plot "./bond_be.xvg" with boxes
Красным показана потенциальная энергия, зелёным - кинетическая
Метод Берендсена
Метод "Velocity rescale"
Метод Нуза-Хувера
Метод Андерсена
Метод стохастической молекулярной динамики
Наиболее правдоподобным выглядит метод Стохастической молекулярной динамики и "Velocity rescale". В методе Андерсона и кинетическая и потенциальная энергия очень малы, что соответствует низким температрам.
В методе Нуза-Хувера пявляются отдельные точки с очень высокой потенциальной или кинетической энергией, изменение длины С-С связи слишком узкое вокруг нормального значеня.
В методе Берендсена потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая остается примерно на одном уровне.
