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简单（也许吧）GCMC 模拟

介绍

  • 沸石是结晶的微孔铝硅酸盐矿物，具有独特的三维蜂窝状结构，因其在各种工业和环境应用中的离子交换、吸附和催化性能而广泛应用。
  • 在沸石中，MFI 在多孔材料社区中得到了广泛研究。

准备

  • CO2.def
    • 这是分子定义文件
  • MFI-2x2x2-P1.cif
    • 这是 MFI 沸石的 CIF 格式定义文件，使用 2x2x2 超单元（目前只允许 P1 对称性）
  • force_field_mixing_rules.def
  • pseudo_atoms.def

simulation.input

NumberOfInitializationCycles 5000
NumberOfEquilibrationCycles  0
NumberOfProductionCycles     0

UseMaxStep  no
MaxStepPerCycle 1

NumberOfTrialPositions 10
NumberOfTrialOrientations 10

RestartFile no
RandomSeed  0
NumberOfBlocks 1
AdsorbateAllocateSpace 10240
NumberOfSimulations 1
SingleSimulation yes

InputFileType cif
FrameworkName MFI-2x2x2-P1
UnitCells 0 1 1 1
UseChargesFromCIFFile yes

ChargeMethod Ewald
Temperature 298
Pressure    1e4

OverlapCriteria 1e5
CutOffVDW 12.8
CutOffCoulomb 12.0
EwaldPrecision 1e-6

Component 0 MoleculeName             CO2
            IdealGasRosenbluthWeight 1.0
            FugacityCoefficient      1.0
            TranslationProbability   1.0
            RotationProbability     1.0
            ReinsertionProbability   1.0
            SwapProbability          1.0
            CreateNumberOfMolecules  0
  • 这个输入文件告诉 gRASPA 在 298 K 和 10,000 帕 的条件下运行 MFI 沸石 中的 CO2 吸附 GCMC 模拟。

下面是一些详细说明

周期设置

NumberOfInitializationCycles 5000
NumberOfEquilibrationCycles  0
NumberOfProductionCycles     0
UseMaxStep  no
MaxStepPerCycle 1
  • 这些行告诉 gRASPA 在初始化阶段运行 5000 个周期。
  • 在初始化或平衡阶段，不计算系统平均值。只有在生产阶段才收集平均值。
  • UseMaxStep no 告诉 gRASPA 不要设置每个周期的最大步数
  • 你可以通过设置 UseMaxStep yes 和 MaxStepPerCycle 1 来 让 gRASPA 以步数而不是周期运行

CBMC 设置

NumberOfTrialPositions 10
NumberOfTrialOrientations 10
  • NumberOfTrialPositions 指定单个珠子的试验位置数（例如，第一个粒子）
  • NumberOfTrialOrientations 是针对不同的方向（例如，在选择第一个粒子之后）

一般设置

RestartFile no
RandomSeed  0
NumberOfBlocks 1
AdsorbateAllocateSpace 10240
NumberOfSimulations 1
SingleSimulation yes
  • RestartFile no: 是否使用重启文件，如果是 yes，请准备名为 RestartInitial/System_0/restartfile 的重启文件
  • RandomSeed 0 设置随机数种子。最好是整数。
  • NumberOfBlocks gRASPA 默认使用 5 个块。
  • AdsorbateAllocateSpace 10240 在 GPU 上为吸附质物种分配的插槽数。通过 10240，在模拟开始之前为每种吸附质物种分配 10240 个原子的空间。
    • 分配一个大值，以便在每次移动时不必扩展此空间！
    • 如果知道饱和负载，也可以节省一些空间。

盒子/框架设置

InputFileType cif
FrameworkName MFI-2x2x2-P1
UnitCells 0 1 1 1
UseChargesFromCIFFile yes
  • UnitCells 0 1 1 1
    • 第一个数：告诉 gRASPA 这是哪个框架。
    • 最后三个数：x、y 和 z 方向的单元格数量
  • UseChargesFromCIFFile yes，使用 CIF 文件中提供的电荷。如果 UseChargesFromCIFFile no，电荷将从 pseudo_atoms.def 中获取。

力场设置

ChargeMethod Ewald
Temperature 298
Pressure    1e4

OverlapCriteria 1e5
CutOffVDW 12.8
CutOffCoulomb 12.0
EwaldPrecision 1e-6
* OverlapCriteria 1e5 * 如果有一个对能量大于这个值（例如 1e5），这个试验位置/方向将被拒绝 * EwaldPrecision 1e-6 * Ewald 求和的精度，值越大，精度越低。 
Component 0 MoleculeName             CO2
            IdealGasRosenbluthWeight 1.0
            FugacityCoefficient      1.0
            TranslationProbability   1.0
            RotationProbability     1.0
            ReinsertionProbability   1.0
            SwapProbability          1.0
            CreateNumberOfMolecules  0

吸附质设置

  • IdealGasRosenbluthWeight 1.0 链分子在特定温度下理想气体中的 Rosenbluth 权重
  • FugacityCoefficient 1.0 分子的逸度系数 使用 Peng-Robinson EOS 自动计算逸度系数的功能, 要用FugacityCoefficient PR-EOS。