多尺度模拟：结构优化

本文使用AMS2020.101完成。支持三维、二维、一维、周期性边界条件，以及非周期性体系。可以灵活组合计算引擎，而成为QMMM、QMQM等各种模型。

本例以QMMM为例进行说明，如果要更换为其他，例如ADF/DFTB、DFTB/ReaxFF、BAND/DFTB、用户只需要选择不同的计算引擎就可以了。其他没有太大区别，不过要注意ADF只能用于非周期性体系，ReaxFF、DFTB、BAND、MOPAC、力场模块都可以用于周期、非周期边界条件。

另外，该功能不限于结构优化，也可以用于分子动力学模拟。

用户首先要为体系分区，便于后面设定为不同分区使用不同计算引擎。我们以一个长链分子为例，其中一段-CH2-CH2-，我们希望用ADF，其余部分使用UFF力场，（其他方法组合也是类似设置）分区设置如下：

基本参数设置如下所示：

• Periodicity，本例中为None，即没有周期性，用户要注意周期性与计算引擎匹配，如果有周期性，则不能使用ADF模块
• Method：勾选Energy Terms，表示各个分区之间，能量线性加和，得到总能量（具体体现，可以在后面的Factor设置中看到）
• 点击＋，将生成如下图所示三个关于分区的设置。之所以有三个设置，其逻辑关系是：“方法一整体All的能量” - “方法一C2H4的能量” + “方法二C2H4的能量”，因此需要有三个关于分区的设置，并将其中一个Factor设置为-1
• 方法一、方法二的选择，可以任意组合。实际上也并不局限分区的数量、方法的数量，但是一定要确保能量加减的逻辑关系正确，也就是Factor的数值要正确
• “方法一整体All的能量” - “方法一C2H4的能量”，这里涉及到的两个“方法一”的引擎设置在窗口底部，两者的参数必须一致，否则意味着能量不能正确抵扣
• Capping选项：我们设定的QM区域是-CH2-CH2-实际是不饱和的，和MM区域有“键”存在，该选项是是对这种切掉的键，对QM、MM区域，在程序计算中，通过类似加氢饱和的算法进行处理。但是并不会在模型上真正加H，所以QM区域不会与MM区域断键。如果是例如乙醇分子（QM）、水分子（MM）这样的体系，彼此都是饱和的，那就折不设置这个选项，就没有影响

这里，我们选择的是ADF和Force Field计算引擎。点击窗口底部ADF 1、Force Field 1，分别为两个计算引擎设置详细参数：

关于Force Field计算引擎：默认使用最简单的UFF力场（当然UFF力场的Force Field Library里面有MOF材料的力场，如果需要的话，可以选择）。对UFF力场而言，默认设置就足够了。如果用户选择的是Amber、Tripos等力场，则还需要设置ForceField Charge以及ForceField Type：

设置完毕，保存并运行任务。

本例是进行结构优化，因此在SCM - Movie中可以看到优化过程，结构的变化。

可以看到QM区域与MM区域仍然是连接在一起的（Capping的作用机制）。