表面吸附分子动力学模拟与分析：基于DFT、DFTB、MOPAC、ReaxFF

AMS分子动力学模拟，可以调用DFT（一般来说使用BAND模块）、DFTB、MOPAC或ReaxFF来进行，基于这些计算引擎的分子动力学模拟，均可以进行表面吸附产物的分析。本文以DFTB为例进行说明，除了DFTB本身的参数（Main面板）与其他计算引擎的参数不同外，分子动力学的参数设置方式对各种计算引擎是完全一样的。

模型以Al-H₂O体系为例

关于DFTB参数的说明：

• 方法的选择：DFTB指0级近似，SCC-DFTB是二级近似，DFTB3是三级近似，DFTB3精度更高，计算量更大。GFN1-xTB以及nonSCC-GFN1-xTB则是针对例如蛋白质等特定体系。
• Dispersion：对范德华力、氢键体系的精度修正，D3-BJ应用较为广泛
• K-Space：要分析产物数量变化曲线，则只能使用Gamma-Only，即只有1个k点，这会降低精度，但是如果体系尺寸较大，例如20埃以上，则使用Gamma Only影响不大。如果使用的是ReaxFF，则不存在k点的问题。
• Occupation：是电子的占据方式，Aufbau是指电子能量从低到高填满，Fermi则是根据费米-狄拉克分布，这是一种跟温度有关的分布函数，因此下放的Fermi Temper即指该分布所使用的温度。Aufbau原则上来说最佳，但有时候存在SCF收敛的问题，这种情况改为Fermi则可以收敛
• Parameter Directory：DFTB是参数化的方法，因此并不是所有元素都有相关参数，只有当有针对该体系的相关参数的时候，才能进行模拟。如果有相关参数，则点击该按钮，下拉菜单会列出可选参数。如果显示other…则表示对该体系无参数可以用

首先对吸附的基底设置一个Region：

在MD的详细参数中，选择基底（当然总步数Number of steps、Time step需要正常设置，当然也可以根据实际情况勾选三个守恒条件，即总动量、角动量、质心守恒）：

设置NVT系综：

其他MD参数设置参考常规分子动力学设置即可。

SCM - Movie - MD Properties - Molecules（对DFTB、MOPAC而言，如果使用了多个k点，则没有该Molecules选项）：

其中H2O(ads)表示吸附的水分子个数，其中(ads)跟随在O后面，表示吸附的位点为O原子，HH(ads)O(ads)则表示有其中一个H原子、O原子两个吸附点。

上图中有能量、产物数量两条曲线，用户可以先Graph - delet graph，删除能量曲线，再勾选Molecules中的产物，这样右侧就只显示产物数量曲线了。

Movie - Graph - Save as XY则将曲线数据保存为文本文件格式，用户可以自行导入其他软件作图。