Занятие 5.

Суть задания состоит в расчёте точечных зарядов на атомах этана. Построение файла топологии, этот файл содержит описание ковалентных и нековалентных взаимодействий. С помощью расчёта энтальпии испарения предлагается найти оптимальные параметры для описания Ван-дер-Ваальсовых взаимодействий.
1.
Начнем с того, что определим точечные заряды. Для этого воспользуемся набором скриптов RED на perl. С помощью babel сделаем pdb файл этана из результатов оптимизации из предыдущего практикума. этан Добавим путь к скриптам в системный путь:

export PATH=${PATH}:/home/preps/golovin/progs/bin

Теперь с помощью скрипта Ante_RED.pl подготовим pdb файл.

Ante_RED.pl et.pdb 

Мультиплетность 1, заряд 0. Переименуем p2n файл в Mol_red1.p2n Запустим RED.

RED-vIII.4.pl

Обратим внимание на сообщения, если нет ошибок, то через какое-то время программа закончит работу и в директории Data-RED - файл Mol_m1-o1.mol2 с координатами атомов и зарядами.
2.
Создадим файл описания молекулы в формате пакета программ GROMACS. et.top
3.Итак мы создали описание молекулы с нуля. Чаще для этого используются программы с готовыми блоками. Наша следующая задача промоделировать испарение этана. подготовлено два состояния системы, первое соответствует газовой фазе, где расстояния между молекулами порядка 50 ангстрем. Вторая система имеет такую же плотность как и жидкий этан. Наша задача провести короткое моделирование динамики каждой из этих систем о определить разницу в энергии VdW взаимодействий между системами. И сравнить эту разницу с энтальпией испарения этана. При Т=25 это значение равно 5.4 кДж/моль. Вспомним, что epsilon для водорода нам не известна. Давайте по аналогии с занятием 4 создадим 7 топологий с разными значениями epsilon. Будем использовать скрипт: script.bash
3.Мы создали 7 файлов топологии. Теперь надо провести для каждой системы молекулярную динамику с каждым файлом топологии. Скачаем файл с настройкам для динамики. Добавим в скрипт строчки для расчета.

grompp_d -f md -c box_big -p v_${i}.top -o vb_${i} -maxwarn 1 && mdrun_d -deffnm  vb_${i} -v 
 grompp_d -f md -c box_38 -p v_${i}.top -o v_${i} -maxwarn 1 && mdrun_d -deffnm  v_${i} -v 

Конвертируем траекторию trr в pdb и посмотрим в PyMol.

trjconv_d -f v_3 -s v_3 -o v_3.pdb

Теперь нам надо посчитать сами значения энергий, для этого воспользуемся утилитой g_energy. Эта утилита может работать в интерактивном режиме, но это не удобно в скрипте поэтому используем пере направление потока. Символ '\n' означает перенос строки:

echo -e "LJ-(SR)\nCoulomb-(SR)\n0" | g_energy -f -b 10  vb_${i} -o eb_${i} > vb_${i}.txt
echo -e "LJ-(SR)\nCoulomb-(SR)\n0" | g_energy -f -b 10  v_${i} -o e_${i} > v_${i}.txt

4. На основе полученных txt файлов ( для жидкой фазы для газовой фазы) видим, что Кулоновские взаимодействия обоих фаз ниже, чем Ван-дер-Ваальсовы. Еще для газа Ван-дер-Ваальсовы взаимодействия меньше, чем у жидкости. Следовательно, для оценки энтальпии испарения лучше брать значения для Ван-дер-ВВаальсовых взаимодействий для жидкой фазы. Чтобы воспроизводилась энтальпия испарения этана, значения epsilon для водорода должны лежать в диапазоне от 0.01562 до 0.03703