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LigParGen获得的分子的lammpsdata,在最小化后,分子中原子发生重叠
可能导致氧原子与氮原子重叠的几个常见原因
缺少或错误的LJ参数
如果 LigParGen 生成的 LAMMPS 数据文件中 “Pair Coeffs” 部分缺失,或者在读取时没有正确应用pair_coeff
,那么对应的原子类型会默认没有排斥势,从而无法产生足够的范德华斥力,氧、氮原子在最小化时就可能重叠。 (11.6. Error messages - LAMMPS documentation)零ε、零σ 对氢原子的示例说明
在 CVFF 力场中,将羟基和胺基的氢原子 LJ 参数都设为零时,库仑引力无法被斥力抵消,就会出现氢原子与氧氮原子重叠的现象;这说明缺失斥力项会直接导致原子“穿透”重叠。 (Atoms overlapping due to coulomb forces using CVFF forcefield - LAMMPS Mailing List Mirror - Materials Science Community Discourse)1–4 相互作用缩放不正确
OPLS-AA 力场规定对 1–4 位点的范德华和库仑相互作用都要按 0.5 缩放,而 LAMMPS 默认不做此缩放,导致 1–4 位点的氧氮之间库仑吸引过强,将它们拉到一块。 (Special Bonds parameters for OPLS - LAMMPS Mailing List Mirror)未设置 special_bonds
若在输入脚本中忘记加入1
special_bonds lj/coul 0.0 0.0 0.5
就无法实现 OPLS-AA 的 1–4 相互作用缩放,容易让重排后的氧氮原子相互“黏”到一起。 (Special Bonds parameters for OPLS - LAMMPS Mailing List Mirror)
初始近距离接触与邻居列表保护不足
当体系初始构型中存在非常近的接触,若没有先用“软势”或先在极低温(如1 K)下缓慢升温并配合充足的邻居列表保护,就可能在最小化中出现原子“穿透”重叠。 (11.2. Errors and warnings details — LAMMPS documentation)缺失 Improper 导致平面中心坍缩
对于 sp² 中心(如酰胺、芳香环等),若数据文件中未正确包括对应的 improper 项,最小化时会报Improper problem: conformation extreme
并导致平面中心原子塌陷,使连带的氧、氮原子挤到一起。 (11.2. Errors and warnings details — LAMMPS documentation)不匹配的 improper_style 与 improper_coeff
如果使用了improper_style cvff
或improper_style harmonic
,但未按照 LigParGen 输出指定正确的improper_coeff
数量和格式,也会导致参数解析失败或不收敛,原子在同一平面上重叠。 (How to amend improper style/coefficient error in LAMMPS? | ResearchGate)长程库仑截断畸变构象
没有配合kspace_style pppm
或ewald
等长程求和算法,仅用pair_style lj/cut/coul/long
并截断过短,会让电荷间相互作用畸变,迫使部分氧氮原子挤到一起。 (pair_style hybrid/overlay command - LAMMPS documentation)邻居列表参数设置不当
若neighbor
、neigh_modify
中的skin
值设得过小,最小化过程中原子移动步幅稍大就会在构建邻居列表时“丢失”配对,引发局部结构崩溃和重叠。 (11.2. Errors and warnings details — LAMMPS documentation)单位制不一致
使用的units real/metal/etc.
必须与 LigParGen 输出的参数单位保持一致,否则参数尺度不匹配,也可能导致最小化时位置严重偏离,出现重叠。 (11.2. Errors and warnings details — LAMMPS documentation)
建议的检查与修正步骤
- 核对 Pair Coeffs:在数据文件或输入脚本中确认所有 OPLS-AA 原子类型都有正确的
pair_coeff
定义。 (11.6. Error messages - LAMMPS documentation) - 加入 Special Bonds:在主脚本最开始部分添加 以匹配 OPLS-AA 1–4 缩放规则。 (Special Bonds parameters for OPLS - LAMMPS Mailing List Mirror)
1
special_bonds lj/coul 0.0 0.0 0.5
- 补全 Improper 定义:根据 LigParGen 输出,选择
improper_style harmonic
或improper_style cvff
,并在输入脚本中为每一种 improper 类型添加对应的improper_coeff
。 (How to amend improper style/coefficient error in LAMMPS? | ResearchGate) - 验证 K-space:若有电荷,请使用 或等效方法,避免长程相互作用误差。 (pair_style hybrid/overlay command - LAMMPS documentation)
1
kspace_style pppm 1e-4
- 调整邻居列表:适当增大
neigh_modify delay 0 every 1 check yes skin 2.0
中的skin
参数,保证在最小化过程中不会丢失邻居对。 (11.2. Errors and warnings details — LAMMPS documentation) - 逐级松弛:建议先在很低温下(如 1 K)做 10 000 步 NVT 热浴升温至目标温度,再进行能量最小化,帮助移除重叠接触。 (11.2. Errors and warnings details — LAMMPS documentation)
通过以上检查与调整,通常可以消除 LigParGen 输出的 LAMMPS 数据中因参数或设置问题导致的氧–氮原子重叠现象。