|
t
c
в поле Cool time и значении
температуры
T
3
в поле Final temperature меньше
T
2
после стадии
выдержки при постоянной температуре будет производиться
охлаждение
системы,
при
котором
скорости
атомов
перенормируются [23] с шагом
3
2
T
T
T
t
t
p
c
c
(25)
на величину
T
T
T
c
до тех пор, пока температура не достигнет
значения T
3
. Использование режимов нагревания, охлаждения и
выдержки молекулярных систем позволяет проводить изучение
различных конформационных и структурных переходов, а также
63
обеспечивать более надежное нахождение равновесной структуры в
глобальном
минимуме
потенциальной
энергии.
Последнее
достигается сочетанием методов молекулярной динамики и
оптимизации геометрии. При оптимизации геометрии с целью поиска
структуры, соответствующей минимуму потенциальной энергии,
градиентные алгоритмы, реализованные в HyperChem, не дают
гарантии нахождения глобального экстремума. Поиск может
закончиться в локальном экстремуме или вообще не достигнуть
минимума, если поверхность потенциальной энергии имеет впадину.
Метод использования молекулярной динамики в данной ситуации
получил также название имитации отжига. Суть его состоит в том,
что модель с помощью молекулярной динамики нагревается до
температуры, при которой в системе начинают свободно происходить
различные структурные переходы, а затем производится медленное
охлаждение. При таком способе увеличивается вероятность
реализации структуры, соответствующей глобальному минимуму
потенциальной энергии. После достижения конечной температуры
охлаждения производится окончательная оптимизация геометрии
системы. В HyperChem имеются необходимые средства для
сохранения результатов молекулярно-динамического моделирования
и первичной их статистической обработки. Эти возможности
реализуются с использованием кнопок Snapshots (моментальные
снимки) и Averages (средние) в форме Molecular Dynamics Options.
Кнопка Snapshots применяется для создания файлов для записи
молекулярно-динамической траектории, а кнопка Averages – для
вычисления средних значений и доверительных интервалов
64
анализируемых параметров, а также для построения их графиков
(рис. 17). В качестве данных, сохраняемых в файле результатов
молекулярно-динамического эксперимента, можно использовать
значения
полной
энергии
молекулярной
системы
(ЕТОТ),
потенциальной энергии (ЕРОТ), кинетической энергии (ЕКIN),
температуры (ТЕМР), а также значения их среднеквадратических
отклонений [71] (соответственно D ЕТОТ, D ЕРОТ, D ЕКIN, D
ТЕМР), вычисляемых по формуле:
.
)
0
(
2
2
x
x
R
x
x
D
(26)
Для того чтобы в процессе вычислений анализировать также
изменение геометрических характеристик модели (расстояний между
выбранными атомами, валентных и двугранных углов), необходимо
предварительно создать для них именованные выделения (Name
Selection). Для этого следует выделить при помощи мыши нужную
группу атомов (два атома для создания именованного расстояния,
три - для именованного угла и четыре - для создания именованного
двугранного угла) и в пункте меню Select выбрать пункт Name
Selection. В открывшейся форме в поле Other (другие) следует ввести
имя для созданного выделения. Например, если необходимо будет
вычислять среднее расстояние между некоторыми атомами углерода
и водорода молекулярной модели, нужно выделить их и создать для
выделенного расстояния именованное выделение с заданным нами
именем. После этого данное расстояние будет доступно при выводе
результатов молекулярно-динамического моделирования.
При нажатии кнопки Averages формы Molecular Dynamics
Options открывается форма Molecular Dynamics Averages (рис. 20), в
65
которой можно выбрать параметры модели для вычисления средних,
среднеквадратических отклонений и построения графиков. В поле
Selection расположены названия параметров модели: энергии,
температура и именованные выделения, из них можно выбрать
необходимые и поместить их с помощью клавиши Add (добавить) в
поля Average Only (только средние) или Avg&graph (средние и график).
Кнопки Del используются
для отказа от выбора. При
размещении параметра в поле
Average Only для него будет
вычисляться
только
среднее
значение, а в поле Avg&graph
кроме этого в ходе вычислений
будет построен еще и график.
Программа допускает построение
графиков не более чем четырех параметров. Ниже полей выбора в
форме имеется поле Average /graph period для задания частоты, с
которой будет производиться выборка данных при усреднении и
построение графиков. Частота задается числом шагов (data steps)
съема данных при интегрировании уравнений движения. После
окончания расчетов средние значения параметров, установленных в
полях Average Only и Avg&graph, можно посмотреть, если выделить
мышью в одном из данных полей требуемый параметр.
Значение среднего будет отображено ниже в поле Previous value
(предыдущее среднее значение). Полная запись молекулярно-
динамической траектории осуществляется с использованием кнопки
Рис. 20. Внешний вид панели
Molecular Dynamics Averages
66
Snapshots. Вид молекулярно-динамической траектории представлен
на рис. 21.
Рис. 21. Вид молекулярно-динамической траектории
Do'stlaringiz bilan baham: |
