Skip to content

框架半柔性：pX 在 NU-2000 中

介绍

  • NU-2000 是一种具有 3D-链接分子的 MOF，对对二甲苯具有高度选择性。
  • 这里我们展示了一个使用半柔性框架表示的例子，即链接分子旋转移动，用于对二甲苯的吸附，并探索当链接分子可以旋转时，对二甲苯如何在 NU-2000 的通道内堆积。
  • 链接分子可以围绕其轴旋转，旋转是自由的，意味着它可以旋转到任何随机角度。
  • 链接分子可以在链接定义文件中进行处理。

simulation.input

框架定义

  • NumberofFrameworkComponents <size_t>
    • 这个关键字将决定框架组件的数量
    • 默认情况下，这个数量是 1
    • 如果多于 1，一个组分将从框架中分离出来
    • 框架 CIF 文件不必是超晶胞，但必须是 P1 对称性
  • Framework_Component_ <size_t>
    • 在这里提供分离框架组件的定义
    • 你可以为该组件中的分子提供 MC 移动的概率
    • 组件的定义需要在其他地方提供，详细解释见 framework-component-file
      • 📝 为了将这部分与吸附质组件区分开来，我们在关键字后面加一个下划线 "_"
  • 在我们的例子中，这部分如下所示⬇: 
    FrameworkName Al-Bicyclo-AddedH-P1-fix-PBC
SeparateFrameworkComponents yes
  NumberofFrameworkComponents 2
UnitCells 0 4 2 2

Framework_Component_ 1
         TranslationProbability     0.0
         RotationSpecialProbability 1.0
END_OF_Framework_Component_ 1

框架组件文件

  • 在 simulation.input 文件中定义的 CIF 文件中提供框架组件的原子索引
  • 下面的示例名为 Framework_Component_1.def
  • 名称必须与 simulation.input 文件中提到的组件匹配。
    • 📝 确保你的框架分子不跨越周期性边界（确保它们没有被边界切割）
  • 示例如下所示⬇: 
    #注意: 此处编号应与 CIF 文件中的编号匹配。需要 P1 对称性。
#你不应该在这里定义的列表中制作超单元时有任何问题，数字将相应复制。
#分子索引应与原子索引匹配，还要确保你的分子不跨越 pbc
Framework_Component_Name: BiCyclo-Linker
Number_of_Molecules_for_Framework_component: 4
Number_of_atoms_for_each_molecule: 22
Atom_Indices_for_Molecule 0: 5 6 7  8  9  10 11 12  13  14  15  16  17  18  20  21  22  23  25  26  27  28
Atom_Indices_for_Molecule 1: 38 39 40 41 42 43 44 45  46  47  48  49  50  51  53  54  55  56  58  59  60  61
Atom_Indices_for_Molecule 2: 67 68 69 70 71 72 73 74  75  76  77  78  79  80  82  83  84  85  86  87  88  89
Atom_Indices_for_Molecule 3: 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 108 109 110 111 112 113 114 115

其他用途：框架外阳离子/阴离子

  • 类似的设置可以用于模拟框架外的阳离子/阴离子
  • 例如，我们有一个带有 -12 e 的阴离子框架
  • 如果框架外的阳离子是钙，我们需要每个单元中有 6 个 Ca2+

  • 这里是步骤：

    1. 我们首先在 CIF 文件中添加 6 个 Ca2+，如下所示
      • 📝 阳离子不必在完美的位置，只要不产生重叠。 
        Ca 1 0.5 0.5 0.5 Biso 1 Ca 1
Ca 1 0.55 0.5 0.5 Biso 1 Ca 1
Ca 1 0.6 0.55 0.5 Biso 1 Ca 1
Ca 1 0.65 0.45 0.5 Biso 1 Ca 1
Ca 1 0.45 0.65 0.5 Biso 1 Ca 1
Ca 1 0.45 0.6 0.55 Biso 1 Ca 1
    2. 在 Framework_Component_1.def 中添加这些阳离子分子的定义

    #注意: 此处编号应与 CIF 文件中的编号匹配。需要 P1 对称性。
#你不应该在这里定义的列表中制作超单元时有任何问题，数字将相应复制。
#分子索引应与原子索引匹配，还要确保你的分子不跨越 pbc
Framework_Component_Name: Ca_Ion
Number_of_Molecules_for_Framework_component: 6
Number_of_atoms_for_each_molecule: 1
Atom_Indices_for_Molecule 0: 306
Atom_Indices_for_Molecule 1: 307
Atom_Indices_for_Molecule 2: 308
Atom_Indices_for_Molecule 3: 309
Atom_Indices_for_Molecule 4: 310
Atom_Indices_for_Molecule 5: 311
    3. 在 simulation.input 文件中，添加以下几行

    • 📝 这两个代码块将告诉 gRASPA 将 CIF 文件中的原子分离为两个（框架 + 阳离子）宿主组件，并将平移移动分配给阳离子。 
      FrameworkName xxx
SeparateFrameworkComponents yes
NumberofFrameworkComponents 2
      和 
      Framework_Component_ 1
    TranslationProbability     1.0
END_OF_Framework_Component_ 1