【入门基础教程】分子动力学模拟准备：弛豫

在进行正式的分子动力学模拟之前，一般会对体系进行弛豫（relax）或者能量最小化（或者叫做结构优化）。

1. 能量最小化：只需要将Task选为Geometry Optimization，同时选择合适的力场就可以了。温度、和压强不需要理会，设置了也不会读取。

1. 弛豫：实际上就是一个最简单分子动力学模拟，不过这种模拟一般温度设置的很低，低的原则是“确保体系不发生反应”，保持为的“反应物”状态。

弛豫或者能量最小化的目的，是为了得到一个平衡、均匀的反应物，防止初始结构不合理，而导致分子动力学模拟结果不可靠。那么什么时候使用能量最小化，什么时候使用弛豫呢？实际上所有的情况都可以使用弛豫代替能量最小化。能量最小化对MD而言意义不大，因为最终因为MD过程，都会偏离平衡位置。

对于体系中全部是强的化学键，例如硅单晶，里面原子和原子的相互作用都很强，那么能量最小化是可以很容易收敛的。但是如果体系中存在范德华力、氢键，那么这样的体系进行能量最小化很难收敛（而且收敛到能量最小值，本身对MD也没有多大意义），分子个数越多越难收敛，这种情况下就只能用弛豫的方式处理初始结构。

因此在MD模拟之前，建议都使用弛豫即可。

我们以铝表面与水的反应作为例子。

本文的弛豫设置，不仅对ReaxFF适用，对BAND、DFTB、MOPAC、机器学习势或其他力场也适用，除了各自引擎单独的参数设置之外，关于动力学的参数设置是完全一样的，因为各个模块共用相同的驱动程序（AMS）。

一般不需要特别长时间就能达到平衡，不需要设置很大的步数，每100步保存一次轨迹，在Movie里面每一帧代表100步：

SCM - Movie - MD Properties - Potential Energy：

可以看到实际上2万步左右就达到了平衡。弛豫真正关心的是Potential Energy的稳定，但因为弛豫过程是恒温设置，因此Potential Energy（蓝色曲线）和Total Energy（红色曲线）的温度，一般都会同时出现。除非过程中发生了化学反应。

基于Potential Energy稳定的结构，例如2万步~3万步之间任何一帧，或者最后一帧，将其结构更新到AMSinput中即可进行正式的MD模拟。更新方法：Movie窗口Ctrl A全选所有原子，然后Ctrl C复制（此时不要关闭Movie窗口，否则粘贴会失效），到AMSinput窗口Ctrl V粘贴即可。