无周期性约束的DFT分子动力学模拟：分子数量变化曲线、自动单步反应分析

此处以简单案例进行说明：

说明：

• 这里的体系是没有周期性边界的，周围是无限大真空
• 任务类型Task选择为Molecular Dynamics，点击后面的>符号，可以对Molecular Dynamics的详细参数进行设置，其他>类似
• 泛函选择计算量较小、精度较高的泛函，因此可以选择GGA，这里选择了GGA：BP86，因为BP86是所有GGA中更容易收敛的泛函
• 基组不需要选择大基组，一般选择DZP基组就可以了
• 其他参数默认即可

说明：

• Number of Steps，设定分子动力学的步数，乘以步长time step，得到总的模拟时长
• Sample Frequency，设定轨迹文件的采样频率，这里设置为10，表示每10步，记录一次轨迹，这是为了快速看到动画，所以设置的很小，真正的实际模拟，设置为50或100就可以了
• 如果系综是NVT系综，则点击Thermostat后面的>符号，进行详细设置（例如本例中）；如果是NPT系综则点击Barostat后面的>符号，进行详细设置。NPT系综，对DFT-MD一般不太常用，因为原子个数太少，对压强的控制很难实现

点击Thermostat后面的>按钮，设置温度。如果只设置温度则为NVT系综，如果设置温度的同时设置Barostat则为NPT系综。

NPT系综，一般建议在原子个数非常多，例如几万原子的情况下才使用。否则压强涨落太剧烈，可以达到几千MPa，原子个数越多，涨落越小，这本身也是符合物理事实的。

只需要设置系综实现的方案Thermostat、Temperature、Damping constant。其中Damping constant表示震荡时间（在达到指定温度前，温度随机震荡），一般默认设置100fs，也可以降低为5fs，对结果影响不大。

恒温：温度如果只设置了一个，则不需要设置Duration(s)，整个模拟过程都是该温度

包含保温过程：总之，Duration(s)的数字个数比温度的数字个数少1个。如上图所示的设置，表示：起始温度298K，经历3000步升温到1300K，然后保温3000步，然后经历3000步升温到4300K，然后保温20000步，然后经历3000步降温到298K，298K直到结束。

在Thermostat设置的基础上增加Barostat的设置，压强的设置方式类似温度。

SCM - Movie - MD properties - Molecules，勾选某种分子，就可以显示该分子的数量变化曲线

Movie - MD properties - Reaction Event Detection，可以分析单步反应（基元反应）：

• Start at Timestep，从多少步开始分析
• Process steps，分析接下来的多少步
• Recrossing Filter，该数值设置为保存轨迹频率的10倍，例如这里设置为100

之后点击Process，处理完毕之后，点击Browse即可在网页中看到分析信息：

• 首页是排名前五的“反应物”、产物，以及发生次数最多的前五个反应
• 分子结构都可以点击而得到该分子的“来源”（参与过的基元反应的反应物有哪些）与“去向”（参与过的基元反应的产物有哪些）
• 右上角有其他汇总信息，例如所有反应、所以物种、时间线（每种物质首次出现的时间线）等等