mdp文件-Chapter3-NPT.mdp

mdp系列的第三篇，对NPT模拟中的mdp文件做一简单介绍。

先上代码

 1 title       = OPLS Lysozyme NPT equilibration
 2 define      = -DPOSRES  ; position restrain the protein
 3 ; Run parameters
 4 integrator  = md        ; leap-frog integrator
 5 nsteps      = 50000     ; 2 * 50000 = 100 ps
 6 dt          = 0.002     ; 2 fs
 7 ; Output control
 8 nstxout     = 500       ; save coordinates every 1.0 ps
 9 nstvout     = 500       ; save velocities every 1.0 ps
10 nstenergy   = 500       ; save energies every 1.0 ps
11 nstlog      = 500       ; update log file every 1.0 ps
12 ; Bond parameters
13 continuation            = yes       ; Restarting after NVT
14 constraint_algorithm    = lincs     ; holonomic constraints
15 constraints             = all-bonds ; all bonds (even heavy atom-H bonds) constrained
16 lincs_iter              = 1         ; accuracy of LINCS
17 lincs_order             = 4         ; also related to accuracy
18 ; Neighborsearching
19 cutoff-scheme   = Verlet
20 ns_type         = grid      ; search neighboring grid cells
21 nstlist         = 10        ; 20 fs, largely irrelevant with Verlet scheme
22 rcoulomb        = 1.0       ; short-range electrostatic cutoff (in nm)
23 rvdw            = 1.0       ; short-range van der Waals cutoff (in nm)
24 ; Electrostatics
25 coulombtype     = PME       ; Particle Mesh Ewald for long-range electrostatics
26 pme_order       = 4         ; cubic interpolation
27 fourierspacing  = 0.16      ; grid spacing for FFT
28 ; Temperature coupling is on
29 tcoupl      = V-rescale             ; modified Berendsen thermostat
30 tc-grps     = Protein Non-Protein   ; two coupling groups - more accurate
31 tau_t       = 0.1     0.1           ; time constant, in ps
32 ref_t       = 300     300           ; reference temperature, one for each group, in K
33 ; Pressure coupling is on
34 pcoupl              = Parrinello-Rahman     ; Pressure coupling on in NPT
35 pcoupltype          = isotropic             ; uniform scaling of box vectors
36 tau_p               = 2.0                   ; time constant, in ps
37 ref_p               = 1.0                   ; reference pressure, in bar
38 compressibility     = 4.5e-5                ; isothermal compressibility of water, bar^-1
39 refcoord_scaling    = com
40 ; Periodic boundary conditions
41 pbc     = xyz       ; 3-D PBC
42 ; Dispersion correction
43 DispCorr    = EnerPres  ; account for cut-off vdW scheme
44 ; Velocity generation
45 gen_vel     = no        ; Velocity generation is off

这个文件唯一需要说明的部分就是33-39行，压力耦合部分。

压力耦合部分可参考文档3.4.9节。与温度耦合类似, 体系也可以耦合到一个“ 压力浴”. GROMACS 既支持每步重新缩放坐标与盒矢量的Berendsen 算法, 扩展系综的Parrinello-Rahman 方法，也支持速度Verlet的一种变形, Martyna-Tuckerman-Tobias-Klein (MTTK) 方法的压力控制. Parrinello-Rahman 和Berendsen 方法可以与任何上述的温度耦合方法联用; MTTK只能与Nose-Hoover 温度控制方法联用.

Berendsen压力耦合：利用矩阵μ重新缩放坐标和盒矢量，每步或每n_pc步一次。

Parrinello-Rahman压力耦合：若压力或体积的涨落就其自身而言非常重要(例如, 计算热力学性质), 特别是对于小的体系, 弱耦合方案可能存在的一个问题, 这种方案没有很好地定义精确的系综, 模拟的并不是真正的NPT系综.GROMACS也支持使用Parrinello-Rahman 方法[37, 38]的等压模拟, 这种方法类似于Nose-Hoover 温控方法, 理论上能给出真正NPT系综.

表面张力耦合：当周期性体系中包含一个以上的相, 且这些相被平行于 表面的表面所隔离时, 表面张力和压力的 分量会与压力浴相耦合.只适用于Berendsen压力耦合算法。

MTTK压力控制算法：综合了压力耦合和温度耦合的完整方程, 这里称其为MTTK方程(Martyna-Tuckerman-Tobias-Klein)。

压力耦合部分有以下命令和参数：

pcoupl：可选指令有

（no）不进行压力耦合

（berendsen）采用Berendsen压力耦合，需要定义一个tau_p，时间常数

（Parrinello-Rahman）采用P-R压力耦合，同样需要时间常数

MTTK：使用MTTK压力控制算法。only useable with md-vv or md-vv-avek,只能与md-vv和md-vv-avek连用。

pcoupltype：

（isotropic）各项同性，需要的参数有时间常数，压缩率（compressibility），参考压力（ref-p)。

（semiisotropic）半各向同性。

（anisotropic）各向异性

（surface-tension）表面张力耦合

nstcouple：耦合频率。默认值为-1，-1代表采取与nstlist相同的值。

tau_p：压力耦合时间常数，默认值为1ps

ref-p：参考压强  单位为bar，无默认值

compressibility：压缩率，单位为bar^-1，一般取4.5e-5。

refcoord-scaling：

（no）对位置限制不做修改

（all）位置限制要考虑压力耦合的影响

（com）只对质心（Center Of Mass）做修改，其他院子相对于质心的位置限制不做修改。