在實(shí)際科學(xué)研究中，分子模擬已經(jīng)成為了一種從微觀尺度（原子/分子）探究物質(zhì)局域結(jié)構(gòu)與計(jì)算宏觀物性的常用手段。在進(jìn)行分子模擬之前，我們首先要把相應(yīng)的實(shí)際物理模型轉(zhuǎn)化為分子模擬可用的結(jié)構(gòu)文件，這個(gè)過程一般我們稱之為“建?！?。

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不同的分子模擬軟件輸入結(jié)構(gòu)文件各異，比如Lammps軟件的輸入結(jié)構(gòu)文件為data.***，Gromacs軟件的輸入結(jié)構(gòu)文件為***.gro和***.top等。今天我們就來介紹幾種常用的建模方法。

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01編輯結(jié)構(gòu)文件

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對于一些簡單體系，根據(jù)晶胞參數(shù)、原子坐標(biāo)手動編輯結(jié)構(gòu)文件。此方法需要對使用的分子模擬軟件輸入結(jié)構(gòu)文件格式比較熟悉，否則容易出錯(cuò)，故門檻較高，但勝在靈活。

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這里以Lammps軟件為例建立MgO模型，輸入結(jié)構(gòu)文件內(nèi)容如下：

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圖中采用full style，詳見：

https://docs.lammps.org/read_data.html的Format of a data file部分。如果想模擬更大的體系，可以在in文件中通過replicate命令實(shí)現(xiàn)。

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02下載結(jié)構(gòu)文件

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直接從唯理計(jì)算小分子數(shù)據(jù)庫中下載相應(yīng)的cif、pdb、mol等結(jié)構(gòu)文件，然后通過軟件進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換。

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這里還是以MgO為例，從Materials Project網(wǎng)站：

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https://materialsproject.org/#search/materials

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下載MgO的Fmm空間群的cif文件。

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可以通過MS、VMD、Open Babel等多種軟件進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，

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• 比如把cif文件導(dǎo)入MS中，通過Focite模塊分配好電荷和力場，然后使用lammps的msi2lmp.exe進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換；

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• 先將cif轉(zhuǎn)為pdb文件，導(dǎo)入VMD中，在TK console中使用pbc box顯示盒子，再通過topo writelammpsdata <filename> [<atomstyle>]即可得到data文件；

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• Open Babel支持多種格式互轉(zhuǎn)，官網(wǎng)給了幾個(gè)例子：

http://openbabel.org/docs/current/Commandline_tools/babel.html#examples，

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更多支持格式見以下網(wǎng)址：

http://openbabel.org/docs/current/FileFormats/Overview.html#file-formats。

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03編輯結(jié)構(gòu)文件

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一些復(fù)雜體系（比如溶劑模型等），無法手動編輯亦無法采用MS手動逐個(gè)添加溶劑分子，這種情況需借助一些軟件（比如packmol）。

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這里以MgO水溶劑模型為例：首先準(zhǔn)備MgO.pdb和H2O.pdb，然后準(zhǔn)備packmol腳本***.inp，內(nèi)容如下：

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然后運(yùn)行packmol < ***.inp。這里我們建立了一個(gè)含1個(gè)MgO、500個(gè)H2O的水溶劑模型，當(dāng)然，在分子模擬的開始階段別忘了先進(jìn)行能量最小化。

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04腳本自動建模

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采用python等語言寫腳本自動建模（此處可報(bào)名Python進(jìn)階小班課程，具體報(bào)名方法見詳見文章）此方法僅適合高端玩家，需對各空間族群和各軟件輸入結(jié)構(gòu)文件了然于心，不建議入門者觸碰。如果您能做到這一點(diǎn)，恭喜您是這方面的專家！

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