CPMD dla niewtajemniczonych

Dynamika molekularna Cara-Parrinello dla niewtajemniczonych

Termin i lokalizacja:

16 czerwca (poniedziałek), 10:00-16:00 sala 201 D-21

• Położenie WCSS

Prowadzący:

Aneta Jezierska-Mazzarello, Jarosław Jan Panek

Opis:

Dynamika molekularna Cara-Parrinello (CPMD) to schemat dynamiki molekularnej oferujący dostęp do skali czasowej jedynie rzędu dziesiątek – setek pikosekund, ale pozbawiony wad klasycznych pól siłowych opartych na parametryzacji. CPMD umożliwia m.in. badania mechanizmów reakcji, struktury roztworów, zachowania się układów z wiązaniami wodorowymi. Szkolenie zapozna uczestników z podstawami teoretycznymi metody CPMD i jej przykładowymi zastosowaniami, a także przedstawi sposoby konstruowania danych wejściowych dla programu CPMD (www.cpmd.org), wizualizacji i analizy wyników (m.in. za pomocą programu VMD – www.ks.uiuc.edu/Research/vmd/). Omówione zostanie też uruchamianie zadań CPMD na komputerach WCSS. Z uwagi na podstawowy charakter szkolenia, zagadnienia metod alternatywnych do CPMD (dynamika Borna-Oppenheimera), hybrydowych (QM/MM) oraz przyspieszających przeszukanie przestrzeni fazowej (np. metadynamika) zostaną jedynie zasygnalizowane, bez szczegółowego wprowadzenia. Podobnie pominięte zostaną zagadnienia kompilacji kodu CPMD, zbyt zależne od konkretnych ustawień superkomputera / klastra, którym dysponują użytkownicy.

Wymagania:

Wskazana podstawowa znajomość pojęć chemii obliczeniowej (teoria DFT, bazy funkcyjne), doświadczenie w prostych obliczeniach kwantowo-chemicznych (np. z programem Gaussian), podstawy manipulacji plikami w systemie Linux.

Ramowy program:

W zależności od zainteresowania uczestników oraz ograniczeń czasowych zastrzegamy sobie możliwość zmian w programie – przesunięć lub rezygnacji z pewnych fragmentów.

Część seminaryjna 1:

• podstawy teoretyczne dynamiki CPMD: podobieństwa i różnice względem innych schematów dynamiki molekularnej
• fale płaskie i pseudopotencjały
• jak modelować fazę gazową, ciekłą i stałą?
• kontrolowanie parametrów przebiegu dynamiki (np. termostatowanie)
• czy tylko czyste DFT? (np. czy da się zastosować funkcjonały hybrydowe?)

Część warsztatowa 1:

• przygotowanie danych wejściowych: od współrzędnych atomowych do pliku wejściowego
• uruchamianie obliczeń CPMD na komputerach WCSS

Część seminaryjna 2:

• zastosowania dynamiki CPMD: układy z wiązaniami wodorowymi
• analiza wyników: parametry geometryczne, sygnatury oscylacyjne
• dalsze kroki w świat dynamiki – QM/MM, powierzchnie energii swobodnej (metadynamika, dynamika z więzami - krótkie zasygnalizowanie problemu)

Część warsztatowa 2:

• analiza przykładowych trajektorii CPMD: parametry strukturalne, widma oscylacyjne, wizualizacja trajektorii (program VMD)