通过独立梯度模型(IGM)考察分子间弱相互作用

xxzj · 发表于 Post on 2020-1-2 08:21:55

sobereva 发表于 2018-4-27 18:28
更新了3.6(dev)版，在此文文末增加了以下文字

老师，您好，我设计的是具有A-π-D-π-A结构的给体小分子，然后想考察分子中D和π之间的相互作用。但是因为分子是完全平面结构，发现用ICM方法无法考察，是否还有其它方法可以考察分子内片段间的相互作用呢？谢谢老师

sobereva · 发表于 Post on 2020-1-3 12:04:53

xxzj 发表于 2020-1-2 08:21
老师，您好，我设计的是具有A-π-D-π-A结构的给体小分子，然后想考察分子中D和π之间的相互作用。但是因 ...

是IGM不是ICM
平面结构照样可以用 IGM分析，显然没有不能用于平面结构的限制

hzfish · 发表于 Post on 2020-4-13 07:44:28

社长，能不能δg_inter等值体积内对实空间函数进行积分？
谢谢！

sobereva · 发表于 Post on 2020-4-13 10:04:51

hzfish 发表于 2020-4-13 07:44
社长，能不能δg_inter等值体积内对实空间函数进行积分？
谢谢！

可以，参考Multiwfn手册4.200.14.1，通过域分析实现

hzfish · 发表于 Post on 2020-4-13 11:14:40

sobereva 发表于 2020-4-13 10:04
可以，参考Multiwfn手册4.200.14.1，通过域分析实现

谢谢！

hanmingxi · 发表于 Post on 2020-5-10 19:17:46

sob老师，请问multiwfn输出在vmd作图的文件默认δg_inter=0.01，怎么输出δg_inter不同时的文件？

sobereva · 发表于 Post on 2020-5-10 21:17:01

hanmingxi 发表于 2020-5-10 19:17
sob老师，请问multiwfn输出在vmd作图的文件默认δg_inter=0.01，怎么输出δg_inter不同时的文件？

文本编辑器打开作图脚本文件，把那个值改一下就完了

小和尚 · 发表于 Post on 2020-6-8 15:23:33

老师，请问IGM函数对于分子内氢键的分析适用吗？

sobereva · 发表于 Post on 2020-6-8 18:47:52

小和尚发表于 2020-6-8 15:23
老师，请问IGM函数对于分子内氢键的分析适用吗？

原理上适合任何弱相互作用

snljty · 发表于 Post on 2021-3-13 16:49:27

本帖最后由 snljty 于 2021-12-3 14:35 编辑

最后那个sign(λ_2)ρ -- δg_inter，用前者填色的散点图（Multiwfn手册4.20.10.1结尾），分享一个python脚本。
使用时python装好库，加载好环境，在含有output.txt的目录执行即可。

#! /usr/bin/env python3
# -*- Coding: UTF-8 -*-
r"""
Draw IGM map scatter.
delta_g inter only.
"""
import time
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.colors import LinearSegmentedColormap
from sys import argv
time_s = time.time()
cmap_bgr = LinearSegmentedColormap.from_list('bgr', ['#0000FF', '#00FF00', '#FF0000'])
dg, sl2r = np.loadtxt(argv[1] if len(argv) > 1 else 'output.txt', unpack = True, usecols = (0, 3))
# column 3 is sl2r, which should not be changed. column 0, 1, 2 are delta_g_inter, delta_g_intra
# and delta_g, respectively. The default is to use the delta_g_inter.
# here if, by default, use delta_g_inter, the variable 'dg' stands for delta_g_inter.
# if you change the line you used, you'd better change the variable name and y label as well.
time_m = time.time()
print('Time used for reading data: %5.1lf s' % (time_m - time_s))
fig, ax = plt.subplots(figsize = (9.6, 7.2))
sc = ax.scatter(sl2r, dg, c = sl2r, s = 1, vmin = -0.05, vmax = 0.05, cmap = cmap_bgr)
ax.set_xlim(-0.05, 0.05)
ax.set_ylim(0, 0.08)
ax.set_xticks(np.linspace(-0.05, 0.05, 11))
ax.set_yticks(np.linspace(0, 0.08, 9))
ax.set_xlabel('$\\mathrm{sign}\\left(\\lambda_2\\right)\\rho$ (a.u.)')
ax.set_ylabel(u'$\u03b4g_{inter}$ (a.u.)')
cbar = plt.colorbar(sc)
cbar.set_ticks(np.linspace(-0.05, 0.05, 11))
# fig.savefig('IGMmap.ps')
fig.savefig('IGMmap.png')
time_e = time.time()
# plt.show()
print('Time used for drawing: %5.1lf s' % (time_e - time_m))
print('Total time elapsed: %5.1lf s' % (time_e - time_s))

复制代码

sobereva · 发表于 Post on 2021-3-14 03:00:54

snljty 发表于 2021-3-13 16:49
最后那个sign(λ_2)ρ -- δg_inter，用前者填色的散点图（Multiwfn手册4.20.10.1结尾），分享一个python ...

不错，我已在此文文末提及了这个脚本

linqiaosong · 发表于 Post on 2021-8-27 17:22:24

社长，我想问一下对阴离子体系的弱相互作用进行IGM分析的波函数是否可以直接用带弥散函数基组算出来的波函数？还是必须用不带弥散函数的基组算个单点？

sobereva · 发表于 Post on 2021-8-28 11:31:27

linqiaosong 发表于 2021-8-27 17:22
社长，我想问一下对阴离子体系的弱相互作用进行IGM分析的波函数是否可以直接用带弥散函数基组算出来的波函 ...

IGM分析只依赖于坐标信息，不依赖于波函数，我提出的IGMH才是基于波函数算的。IGMH、RDG、IRI这种基于实空间函数做的分析都不怕弥散函数

更多信息看下文的“Q36：波函数分析时能带弥散函数么？”
Multiwfn FAQ
http://sobereva.com/452

牧生 · 发表于 Post on 2021-10-13 15:26:27

本帖最后由牧生于 2021-10-13 21:46 编辑

那么，有没有这样一种可能，使用IGM考察主-客体复合物中的弱相互作用，但是由于原子距离略远，相互作用极弱，导致没有等值面呢？或者说，在一定条件下没出现明显的等值面，就认为相互作用小到可以忽略？

比如今天就遇到了这样一个问题，如附件中的318.pdb，是一个二氧化碳水合物中，二氧化碳分子以及附近的几个水分子，其中，二氧化碳分子的编号是49-51，总原子69个
使用Multiwfn  ，100, 2，转化为gif文件，编辑该gif文件，输出为wfn格式，文件末尾输出为318.wfn，其余直接使用Multiwfn提供的默认参数。将其进行优化，得到wfn文件后，然后Multiwfn 318.wfn
依次选择
20
11 //IGMH方法
2 //分成两个片段
49-51  //选择二氧化碳的三个原子
1-48,52-69    //选择其余的原子
3  //高质量输出
3 //输出cub文件
然后得到cub文件，打开vmd，source IGM_inter.vmd作图，得到如下

默认的0.01，完全没有等值面，改成0.001以后，才出现绿色等值面。二氧化碳与水作用散点图是这样的，黑色是分子内之间的作用，红色的分子间作用力几乎就少的看不清。

如果分析二氧化碳水合物中，水和水的IGMH，等值面选默认的0.01，就已经出现了很好的4个圆片蓝色等值面了。

水与水作用的散点图

黑色与上图无明显区别，表明分子内作用没变化，但分子间的红色区域比较明显，-0.04附近的红色就是氢键，0.03左右就是水之间的位阻？可以这样认为吗？在0处，红色和黑色虽有小小区别，但又几乎重合，如何解释这个几乎重合呢？

大佬提及

sobereva 发表于 2020-6-8 18:47
原理上适合任何弱相互作用

复制代码

第一个问题：既然IGM适用于任何弱相互作用，但是图形上否具有可比较性。。同一个体系，如果要将二氧化碳与水的相互作用、和水与水的相互作用进行对比，且希望从等值面图形上进行对比，是否需要都在等值面0.01的条件下才具有可对比性？如果发文章，我是应该选择一个0.001，一个选择0.01来获取图像呢，还是应该都选择0.01，就让其一个图像中没有等值面？？

第二个问题：在此情况下，是否可以说明，二氧化碳与周围水分子相互作用极弱，如果需要把等值面那个值设的特别小，如0.001（或者别的体系需要设置到0.00001）才出现等值面绿色区域，是否可以认为作用太太太弱，在当前体系中（相对于水中氢键那种强的作用），去考虑这个作用已经没有意义了。

第三问题：也可以从散点图中的区域进行对比？然后进一步再积分，可以更进一步说明问题？？（但手册中关于积分的部分，虽然很详细，但理解起来还是有点吃力，不如图形那么直观。）

318.pdb (5.4 KB, 下载次数 Times of downloads: 0)

sobereva · 发表于 Post on 2021-10-14 01:04:08

牧生发表于 2021-10-13 15:26
那么，有没有这样一种可能，使用IGM考察主-客体复合物中的弱相互作用，但是由于原子距离略远，相互作用极弱 ...

CO2与水之间以范德华作用为主，没有水和水之间的氢键作用，所以强度弱得多，也因此必须等值面数值设得很小时才能看到CO2与水的相互作用。IGM/IGMH不像RDG或IRI那样通常用一个较普适的等值面数值就能把各种强度的弱相互作用都展现。
两个体系没有必要统一等值面数值，只要分别标清楚等值面数值的大小就行

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