Изучение работы методов контроля температуры в GROMACS

Подготовкa

Создадим индекс файл, в котором будет группа из одной молекулы этана:

1.ndx

Теперь создадим gro файл с одной молекулой и зададим ячейку:

et.gro

Сначала строим входные файлы для молекулярно-динамического движка mdrun с помощью grompp:

скрипт

Визуальный анализ

Для каждой из 5 систем проводим конвертацию в pdb и просматриваем в PyMol:
Метод Берендсена - молекула вращается вокруг центра оси С-С связи, немного изменяются длины связей и углы.
Метод "Velocity rescale" - вращается менее активно, угол другой.
Метод Нуза-Хувера - молекула вращается, часто становясь в заслоненной конформации, врящение вокруг С-С связи.
Метод Андерсена - молекула не вращается, а аотомы дергаются, длины связей и углы почти не изменяются.
Метод стохастической молекулярной динамики - молекула активно двигается и вращается, длины связей и углы изменяются.

Потенциальная энергия связи и кинетическая энергия. Распределение длины связи С-С за время моделирования

Метод	График энергии (зеленый - кинетическая, красный - потенциальная)	Распределение длины связи С-С за время моделирования
Метод Берендсена
Метод "Velocity rescale"
Метод Нуза-Хувера
Метод Андерсена
Метод стохастической молекулярной динамики

Выводы:

1. В методе Берендсена обе энергии ведут себя одинаково, постепенно выходя на плато, но только кинетечиская энергия постпенно растет, а потенциальная медленно убывает.
2. Графики методов "Velocity rescale" и стохастической молекулярной динамики похожи между собой, здесь знергии имеют широкий диапазон распределения, но большая часть точек все же сконцентрирована в середине.
3. В метод Нуза-Хувера толстая полоса точек находится внизу, некоторые точки кинетической энергии выскакивают, приобретая большие значения.
4. Интересный график энергии в методе Андерсена - потенциальная и кинетическая энергии сильно разделены в значениях, узкий диапазон, и кинетическая энергия близка к 0.
5. Наибольшие значения энергий - метод Нуза-Хувера, наименьшие - метод Андерсена.

6. На распределение Больцмана больше всего похожи графики длины связи методов стохастической молекулярной динамики и "Velocity rescale". Напоминают это распределение менее похожии графики методов Берендсена и Нуза-Хувера. Метод Андерсена - вообще не похож.
7. При анализе pdb-файла, полученного при использовании метода стохостической молекулярной динамики, трудно проследить вращение, тогда как при использовании "Velocity rescale" все замечательно видно. Поэтому лучше использовать именно этот метод контроля температуры.