在lammps中采用oplsaa力场制备聚合物基底遇到的问题？

想用lammps模拟水在聚乙烯表面的润湿
基底PE；力场是OPLSAA
水的力场用SPC/E
基底和水之间为12-6 L-J
xy为周期性边界，Z方向非周期性
在聚合物基底建模时遇到了问题
问题1
按照以下过程建模，在lammps中压缩聚合物时报错“bond missing”

    1. 先在MS中建立的PE链，并构建了盒子

img

    1. 根据这个帖子https://blog.csdn.net/qq_43689832/article/details/127913687的方法更改了 C 和 H 的力场为oplsaa中"81"和"85“
    1. 根据“https://zhuanlan.zhihu.com/p/625294161”的方法，去掉了盒子后导出的 .car，用msi2lmp转换成了data文件

./msi2lmp.exe PE -i -class 1 -frc cvff > data.P
    1. 利用ltemplify.py，由data文件生成lt文件
./ltemplify.py -name "Mol inherits OPLSAA" -ignore-angles -ignore-bond-types -ignore-coeffs PE.data >> PE.lt
    1. 在上面的 PE.lt中添加oplsaa力场后，构建system.lt，并运行moltemplate.sh生成和新的data文件
import "PE.lt" 

write_once ("Data Boundary") {

                      xlo xhi

                      ylo yhi

                     zlo zhi

}

molecules = new Mol

运行

moltemplate.sh system.lt
cleanup_moltemplate.sh

得到的system.data中没有improper信息，我自己手动添加的

    1. 仍然根据“https://zhuanlan.zhihu.com/p/625294161”提到的教程，将边界条件设置成ppf（因为在lammps中使用oplsaa力场需要设置kspace，因此必须用周期性边界），然后在z方向使用wall/reflet压缩聚合物，运行几步就报错“bond missing”
      in 文件
dimension    3
boundary    p p f
atom_style full
units real
neighbor 0.2 bin
bond_style harmonic
angle_style harmonic
dihedral_style opls
improper_style harmonic
pair_style lj/cut/coul/long 11.0 11.0
pair_modify mix geometric
special_bonds lj/coul 0.0 0.0 0.5
kspace_style ewald 0.0001
kspace_modify slab 3.0

read_data "system.data"

mass 1 12.011  # 81_b013_a013_d013_i013
mass 2 1.008  # 85_b046_a046_d046_i046
set type 1 charge -0.12
set type 2 charge 0.06
pair_coeff 1 1 0.066 3.5
pair_coeff 2 2 0.03 2.5
pair_coeff 1 2 0.0445 2.96
bond_coeff 1 268.0 1.529
bond_coeff 2 340.0 1.09
angle_coeff 1 58.35 112.7
angle_coeff 2 33.0 107.8
angle_coeff 3 37.5 110.7
dihedral_coeff 1 1.3 -0.05 0.2 0.0
dihedral_coeff 2 0.0 0.0 0.3 0.0
dihedral_coeff 3 0.0 0.0 0.3 0.0
improper_coeff 1 10.5 180.0

min_style cg
minimize 1.0e-8 1.0e-8 1000000 1000000
velocity all create 1 4928459 dist gaussian
variable linear equal vdisplace(12,-0.01)
fix 1 all wall/reflect zhi v_linear
timestep 1  #1fs=1e-6ns
thermo 100
thermo_style  custom step temp  vol lx ly lz
velocity all create 1 4928459 dist gaussian
dump mydump all atom 100 dump.xyz 
fix 2 all nve/limit 0.1
run 1000000 #1ns
write_data after.data

问题2
文献中（Molecular Dynamics Investigation of Nanoscale Hydrophobicity of Polymer Surfaces: What Makes Water Wet?）提到”two repulsive walls are positioned at the boundaries of the simulation cell in the z-direction, and the top repulsive wall is moved at constant velocity in the z-direction until the density of the polymer between the two repulsive walls is equal to the bulk density of the polymer; the velocity is chosen such that compression occurs over 10 ns“
我的理解是在聚合物初始建模时，在链状聚合物上下各添加一层板，导入到lammps之后用着两块板压缩聚合物，我的问题是

  • 上下板的建模方式。如果还用链状的，如最上面的图，是不适合做为墙壁进行压缩吧？而且我看网上的教程一般用来做压缩的墙壁原子都是整齐排列的。所用应该如何建模呢？
  • 上下板子必须要用聚乙烯吗，用别的会不会影响效果（文章中提到墙壁和聚合物之间只有排斥作用）

下图为PVC的过程（PE同理）

img

请问有人做过这种建模吗？可否帮忙解答一下，或者提供有偿答疑？

该回答通过自己思路及引用到GPTᴼᴾᴱᴺᴬᴵ搜索,得到内容具体如下：
【问题1解答】：在构建system.lt时，可以尝试将聚合物的链状结构修改为周期性边界条件。具体操作如下：
1、 首先，需要在聚合物链的两端添加周期性边界条件。可以通过在原子类型中添加ppf关键字来实现。例如，可以将原子类型设置为：

dimension    3
boundary    p p f
atom_style full
units real
neighbor 0.2 bin
bond_style harmonic
angle_style harmonic
dihedral_style opls
improper_style harmonic
pair_style lj/cut/coul/long 11.0 11.0
pair_modify mix geometric
special_bonds lj/coul 0.0 0.0 0.5
kspace_style ewald 0.0001
kspace_modify slab 3.0

2、 然后，需要修改system.lt文件中的力场定义。在定义oplsaa力场时，需要指定周期性边界条件。例如，可以将oplsaa力场定义为：

{
                                                                                            
"force":{
        "
    "interaction\":", "lj", "
  "kspace\":", "ewald", "
">>>>>>>>>>>>>>>>>>", "ppf", "
&&&&&&&&&&&&&&&&&", "p", "
&&&&&&&&", "p", "
•••••", "f", "
"},
    
"pair":{...}
}

其中，kspace部分需要指定周期性边界条件为ppf。这样，在运行moltemplate.sh生成新的data文件后，应该可以解决“bond missing”的问题。

【问题2解答】：
关于上下板的建模方式，可以尝试将聚合物链的两端添加周期性边界条件，然后在z方向上使用wall/reflect压缩聚合物。具体操作可以参考问题1的解答。

至于墙壁材料的选择，聚乙烯是一种常用的聚合物材料，但是使用其他材料（如PVC）也是可以的。只要确保所选材料的物理和化学性质与实际应用场景相符即可。

如果以上回答对您有所帮助，点击一下采纳该答案～谢谢

【以下回答由 GPT 生成】

我可以尝试帮助解决这个问题。

这个错误可能是由于原子键丢失导致的。建议您检查以下几个方面来诊断和解决这个问题：

  1. 确保PE链中的原子连接正确。
  2. 检查PE链的拓扑结构，确保原子之间的键连接正确。
  3. 检查atom类型、键类型和键角类型是否正确。

  4. 确保OPLSAA力场中定义的键参数与LAMMPS模拟中使用的键参数一致。

  5. 确保PE链的盒子大小和边界条件设置正确。

  6. 检查盒子的大小和边界条件是否正确设置。确保盒子足够大以包含PE链并防止原子越过边界。

  7. 确保在PE.lt文件中正确设置边界条件。

  8. 检查生成的system.data文件中是否包含了正确的信息。

  9. 在生成的system.data文件中，确保所有atoms、bonds、angles和dihedrals都正确列举，并且每个section前有正确的行数。
  10. 检查improper信息是否正确添加到system.data文件中。

如果以上步骤仍然不能解决问题，可能需要深入检查代码和输入文件，或者尝试使用其他方法或工具。

我会尽力帮助你解决这个问题，但是由于我无法直接运行您的代码和数据，可能无法提供完全准确的解决方案。如果您愿意，您可以提供更多的代码和数据细节，以便我能够更好地理解问题并给出更有针对性的建议。


如果你已经解决了该问题, 非常希望你能够分享一下解决方案, 写成博客, 将相关链接放在评论区, 以帮助更多的人 ^-^

是数据文件缺失吗？

结合GPT给出回答如下请题主参考
在使用OPLSAA力场制备聚合物基底时，你需要按照以下步骤进行建模：

  1. 定义分子：首先需要定义聚合物基底PE的化学结构，包括原子类型和连接方式。你可以使用moltemplate工具将分子结构转换为LAMMPS输入文件。

  2. 定义力场： 在LAMMPS中，你可以使用OPLSAA力场来描述PE分子和水分子的相互作用。你需要在LAMMPS输入文件中指定使用OPLSAA力场，并将相应的参数文件加载到模拟中。

  3. 定义盒子：定义模拟系统的盒子尺寸和周期性边界条件。由于你要模拟水在聚合物表面的润湿现象，所以需要将聚合物基底放置在一个大的水盒子中。在PE分子和水分子之间需要应用Lennard-Jones势能，你可以通过设置合适的cutoff距离来实现。

  4. 定义温度和压强：你需要设置模拟系统的温度和压强，以便在模拟中应用正确的尺度。你可以使用NPT或NVT等模拟算法来控制温度和压强。

  5. 定义初始构型：在进行分子动力学模拟之前，你需要为聚合物基底和水分子生成初始构型。你可以使用Packmol工具来生成包含合适数量分子的初始构型，并将其导入到LAMMPS中。

在进行聚合物基底润湿的模拟时，你需要注意以下问题：

  1. 聚合物分子间的相互作用：PE分子间的相互作用是由OPLSAA力场描述的，你需要确保力场参数的正确性。

  2. 润湿现象的模拟：你需要模拟水分子在聚合物表面的润湿现象，可以通过设置合适的初始水分子分布来实现。

  3. 模拟时间：润湿现象需要一定的模拟时间才能达到平衡状态，你需要进行长时间的分子动力学模拟，以确保模拟结果的准确性。

希望这些信息能够对你有所帮助。

问题1："bond missing"错误
这个错误通常表示LAMMPS在模拟中发现了丢失的键。这可能是由于分子的构建或数据文件中的问题引起的。我注意到你提到在system.data中手动添加了improper信息，这可能与错误有关。建议你仔细检查数据文件中的键和拓扑信息，确保它们正确。你还可以考虑查看LAMMPS的日志文件以获取更多详细信息，以便找到引发错误的具体行为。

问题2：上下板的建模和材料选择
在模拟中使用墙壁对聚合物进行压缩是合理的，但是墙壁的建模和选择材料需要一些考虑。你可以使用固定的原子层来代表墙壁，并使用LAMMPS的fix wall/reflect来施加排斥力。建议使用与聚合物相同或相似的材料来建模墙壁，以确保其排斥作用是适当的。墙壁的排斥作用不应该与聚合物的相互作用势能有关。

OPLS全原子力场在lammps中的使用


搭建适用于lammps中opls-aa力场的文件流程_塞纳河畔的歌的博客-CSDN博客 现在我已经解决了以上问题，并且通过我的方法可以实现从空白文档到搭建完成以上全部内容，后期只要细心检查即可。需要的data文件最关键是获得相应阴阳离子的mmol文件，因此问题转化为构建一份mmol文件。主要用到的软件及程序：gaussian09，makemol程序（tranal），opls-aa的参数文件。二面角个数：成角原子序号及对应的参数（这里PF6的结构没有二面角，所以为0）参考文献个数：文献名（空够行数即可，这些是给自己的备忘））和自身体系对应的参考文献，修改或填入对应的参数即可。 https://blog.csdn.net/baguette/article/details/130058125

看看这个是不是你想要的哇：
LAMMPS模拟不同亲疏水性粗糙表面的润湿行为——附带Matlab源代码：https://blog.csdn.net/Jack_user/article/details/131385905

回答引用ChatGPT，希望对题主有所帮助：

问题1可能是由于您没有正确设置聚合物的连接方式而导致的。请确保您已正确设置了聚合物的键和角度。另外，请注意LAMMPS中的键的命名方式，确保在数据文件中使用正确的键的名称（如"bond"或"harmonic"）。

以下是一些常用的聚合物建模方法：

  1. 建立一个单体模型，最后通过copying和改变单体模型位置和旋转角度的方式来构建聚合物
  2. 将所有单体连接起来，并生成一个完整的polymer chain

无论哪种方法，都需要使用bond_style命令来设置键的类型，使用bond_coeff命令来设置键的力常数和平衡键长。

这是一个示例代码片段，以帮助您进一步理解如何正确设置聚合物链的键和角度：

bond_style harmonic
bond_coeff 1 100.0 1.0 # 链的键类型，力常数和平衡键长
angle_style harmonic
angle_coeff 1 50.0 109.47 # 角度类型，力常数和平衡角度

# 基于单体构建聚合物链
# 假设单体分别在x、y、z轴方向上重复存储，通过copy命令重复单体
# 将每个单体的最后一个原子与相邻单体的第一个原子连接起来，形成键
# 将所有原子和键输出到数据文件
units           real
atom_style      full
bond_style      harmonic
angle_style     harmonic

lattice         fcc 0.8442
region          box block 0 10 0 10 0 10
create_box      1 box
create_atoms    1 box
replicate       1 10 10

group   polymer id <= 100
group   solvent id > 100

mass            1 12.01
mass            2 1.01

pair_style      lj/cut 12.0
pair_coeff      1 1 0.1758 3.54
pair_coeff      1 2 0.0    0.0
pair_coeff      2 2 0.0    0.0

velocity        all create 300.0 1234 rot yes dist gaussian

fix             1 polymer setforce 0.0 0.0 0.0
fix             2 solvent nve

timestep        0.5
thermo          10
run             1000

# Define the atoms in the single unit of the polymer
# carbon atom
atom_style      atomic
lattice         fcc 0.8442
region          single_unit block 0.0 2.0 0.0 2.0 0.0 2.0
create_box      1 single_unit
create_atoms    1 region single_unit

# hydrogen atoms
region          right block 2.0 3.0 0.0 2.0 0.0 2.0
create_atoms    2 region right
region          top block 0.0 2.0 2.0 3.0 0.0 2.0
create_atoms    2 region top
region          back block 0.0 2.0 0.0 2.0 2.0 3.0
create_atoms    2 region back

# Define the bonds
bond_style      harmonic
bond_coeff      1 100.0 1.54
create_bonds    single_unit bond 1 1.0

# Define the angles
angle_style     harmonic
angle_coeff     1 50.0 109.47
create_angles   single_unit angle 1 1.0

# Copy the single unit multiple times to make the polymer chain
region          polymer_chain block 0.0 30.0 0.0 2.0 0.0 2.0
create_box      1 polymer_chain
create_atoms    1 region polymer_chain
replicate       1 10 1 1
create_bonds    all bond 1 1.0
create_angles   all angle 1 1.0

参考gpt

问题1：在压缩聚合物时报错“bond missing”
这个错误通常表示lammps无法找到某些键。在您的情况下，可能是由于以下原因导致的：

  • 数据文件（system.data）中缺少键定义。请确保您的数据文件中包含正确的键信息，包括键的类型、原子索引和键的力场系数。
  • 力场参数错误。请确保您在pair_coeff、bond_coeff、angle_coeff、dihedral_coeff和improper_coeff命令中指定了正确的力场系数。
  • 数据文件中的原子类型与输入文件中的原子类型不匹配。请确保您的数据文件中的原子类型与输入文件中的原子类型一致。

建议：

  • 检查数据文件中的键定义，确保它们正确且完整。
  • 检查力场参数，确保它们与您使用的力场一致。
  • 检查数据文件中的原子类型，确保它们与输入文件中的原子类型一致。

检查一下键合信息对不对，重新生成试试

检查一下拓扑结构，确保原子键正确

请确保您正确设置了OPLSAA力场中C和H的力场参数。确保您使用的是与LAMMPS兼容的力场参数，并在输入文件中正确引用了它们

引用 皆我百晓生 小程序回复内容作答：
问题1：报错“bond missing”可能是由于数据文件的错误导致的。检查一下数据文件中是否存在错误的键合信息。可以尝试重新生成data文件，并确保所有的键合信息都正确。

问题2：在构建上下板的时候，可以考虑使用周期性边界条件，并在链状聚合物上下各添加一层板。具体建模方式可以参考已有的文献或者其他可靠的资料。至于是否使用聚乙烯作为板材，可以根据实际需求进行选择。如果使用其他材料，可能会对结果产生一定的影响，需要进行一些验证实验来评估影响程度。