求助如何使用SMD和WHAM计算离子溶解自由能。

ZZH0711

请问各位老师，本人刚接触SMD。我看了一篇论文（Molecular Dynamics Simulation Investigation of Freezing PointDepression in NaClO4 Electrolyte Solution by CaCl2），其中描述使用SMD和WHAM可以求金属离子的溶解自由能，具体实现过程是建立一个水盒子，在水盒子上方加入真空层，真空层内部加入一个金属离子，使用SMD进行模拟，最后求的该金属离子的溶解自由能，模拟结果如下图所示。目前有以下几个问题：
1. 我也想通过这样的方式计算钾、镁离子的溶解自由能，请问这种模拟计算自由能的方式是否合理，有没有更加简单科学的方法计算金属离子的溶解自由能？

2. 根据这篇论文的描述。构建了对应的模型，如图2所示。是不是需要在水盒子内部选取一个水分子作为牵引组，还是可以选取一定范围的水分子作为牵引组？
3. 如果这种模拟方法是合适的，请问SMD的mdp文件应该怎么写？

FrancisCho

1、您可以看一下FEP方法；
2、可以用index.ndx添加组，将要选定的水分子组设定到Group2中；
3、我使用该教程学习SMD+US+WHAM计算PMF（平均力势、自由能曲线（存疑，WHAM作者认为两者并不等价））“http://www.mdtutorials.com/gmx/umbrella/”，其中有详细的SMD脚本与WHAM使用方法，目前我也一直在使用该教程的方法计算PMF。

ZZH0711

FrancisCho 发表于 2025-2-26 08:28
1、您可以看一下FEP方法；
2、可以用index.ndx添加组，将要选定的水分子组设定到Group2中；
3、我使用该 ...

大佬，我也看了这个官方教程“http://www.mdtutorials.com/gmx/umbrella/”。该教程牵拉纤维是在一个溶液盒子中，采用NPT系综。如果使用真空层+水溶液，固定某一个水分子，然后牵拉外部离子进入水溶液，计算离子的溶解自由能，是不是需要使用NVT系综了（如果按照教程走，真空盒子就消失）？

FrancisCho

ZZH0711 发表于 2025-2-26 09:38
大佬，我也看了这个官方教程“http://www.mdtutorials.com/gmx/umbrella/”。该教程牵拉纤维是在一个溶液 ...

如果想让水分子不扩散到真空层，是不是还需要对水分子施加个谐振势限制？NPT应该是会压缩掉真空区域，NVT担心水分子发生扩散。