2015-11-08 20:33:55

在涉及小分子溶液体系的模拟中, 经常需要构建一些特殊的构型, 如溶剂球, 板块体系(slab)等. 虽然GROMACS提供的gmx select模块可用以获得特定的构型, VMD中也可以使用选择语法或是TCL脚本完成同样的任务, 但使用起来都不是很方便. 前者经常需要先准备tpr文件, 而后者当构型较多时处理较慢. 因此, 我写了一个bash脚本getConf, 用于从一个较大的水(或其他溶剂)盒子中抽取特殊的构型. 这里我简单地介绍下这个脚本的使用.

脚本下载及设置(Linux)

1. 下载脚本getConf, 放于自己指定的目录下

2. 将脚本变为可执行文件: chmod u+x getConf

3. 执行./getConf

如果你想在任意目录下使用这个脚本, 可以将其加入path环境变量中, 或是使用alias. 个人建议使用后一种方法. 具体操作是编辑你home目录下的.bashrc文件, 在其中加入一行alias getconf='/路径/getConf'. 然后source ~/.bashrc就可以在任意目录下使用getconf来调用getConf脚本了.

如果想在Windows下使用这个脚本, 你需要一个简单的bash环境以及awk程序. 可用的选择可参看在Windows下执行Linux命令的几种方式.

命令行选项说明

单纯执行getConf, 会给出使用方法的简单提示:

>>>>>>>>>>>>>>>>     getConf        <<<<<<<<<<<<<<<<>>>>>>>>>>>>>>>> Jerkwin@gmail.com  <<<<<<<<<<<<<<<<>>>>>>>>>>     2015-08-24 13:48:56     <<<<<<<<<>> Usage: getConf <File.(gro|xyz)>  {-cent Ibgn:Istp:Iend}          # Atom index to define the center  {-geom sph|cyl|cub|slab|hollow} # Geometry of the configuration  {-box  a:b:c}                   # Box size in Angstrom  {-rad  Ra:Rb:Rc}                # Radius for sph, cyl, cub in Angstrom  {-tran Ta:Tb:Tc}                # Translation vector in Angstrom  {-zmin}                         # Translate based on zmin of atoms  {-dsurf Dsurf}                  # Distance of center atom from the slab surface  {-pbc x/y/z}                    # Apply PBC to X/Y/Z  {-out (gro|xyz)}                # Output File Format>> Default: getConf <File.gro> -c 1:1:1 -g sph -b 1f:1f:1f -r 1f:1f:1f -t 0.5f:0.5f:0.5f -p xyz -o gro"

可见, 此脚本的主要功能是, 以指定的原子为中心, 构建(椭)球形, 圆柱形, 立方体, 板块或中空板块的结构, 同时还可以控制这些结构的大小及位置. 脚本可处理gro或xyz格式的输入文件, 输出文件格式也可以选择gro或xyz格式.

下面是几个选项的说明:

• -cent或-c: 定义结构的中心, 可使用系列值, 格式为: 起始值:递增值:终止值, 如1:1:10表示分别使用从1到10的原子作为中心构建结构.

• -geom或-g: 定义结构的类型, 可用选项为

  • sph: (椭)球

  • cyl: 圆柱

  • cub: (长)方体

  • slab: 板块

  • hollow 中空板块(板块的一种显示方式, 不影响模拟结果)

• -box或-b: 输出盒子的大小, 单位埃

• -rad或-r: 结构的参数值, 单位埃, 对不同结构, 含义不同

  • -g sph: (椭)球X, Y, Z三个方向的半径值

  • -g cyl: 圆柱底面X, Y两个方向的半径值, Z方向的高度

  • -g cub: (长)方体X, Y, Z三个方向的边长值

• -tran或-t: 中心原子的平移向量

• -zmin或-z: 指定此选项时会根据选取原子中Z方向的最小值来平移原子

• -dsurf或-d: 中心原子距离板块表面的距离, 单位埃

• -pbc或-p: 周期性边界条件施加的方向

• -out或-o: 输出文件的类型

此外, 利用-r或-t选项指定数值时可使用两种方法, 一种是以埃为单位的数值, 一种是以输入盒子边长为单位的相对数值(数字后添加f).

应用示例

设我们有一个立方盒子, 其中包含一个Cl^-^和2224个水分子(gro文件).

 
视图: 投影正交
模型: 球棍范德华球棍状线框线型
左键: 转动   滚轮: 缩放   双击: 开关自动旋转   Alt+左键: 移动

Fig.1

• 构建以Cl^-^为中心, 距其5埃范围内水分子的水球

  getconf ClW2224.gro -cent 1:1:1 -geom sph -rad 5:5:5

  或简写为getconf ClW2224.gro -c 1 -g sph -r 5

 
视图: 投影正交
模型: 球棍范德华球棍状线框线型
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Fig.2

• 构建以Cl^-^为中心, 底面半径为原盒子边长1/4, 高度为原盒子边长1/2的圆柱

  getconf ClW2224.gro -c 1 -g cyl -r .25f:.25f:.5f

 
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模型: 球棍范德华球棍状线框线型
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Fig.3

• 构建以Cl^-^为中心, 边长为原盒子边长1/2的立方体

  getconf ClW2224.gro -c 1 -g cub -r .5f

 
视图: 投影正交
模型: 球棍范德华球棍状线框线型
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Fig.4

• 构建以Cl^-^为中心的板块, 盒子Z方向长度变为原来的3倍

  getconf ClW2224.gro -c 1 -g slab -b 1f:1f:3f

 
视图: 投影正交
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Fig.5

• 构建以Cl^-^为中心的中空板块, 盒子Z方向长度变为原来的3倍

  getconf ClW2224.gro -c 1 -g hollow -b 1f:1f:3f

 
视图: 投影正交
模型: 球棍范德华球棍状线框线型
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Fig.6

• 构建以Cl^-^为中心的板块, 盒子Z方向长度变为原来的3倍, 根据原子的最小Z值进行平移

  getconf ClW2224.gro -c 1 -g slab -b 1f:1f:3f -zmin

 
视图: 投影正交
模型: 球棍范德华球棍状线框线型
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Fig.7

• 构建以Cl^-^为中心的板块, 盒子Z方向长度变为原来的3倍, 使中心原子处于表面2埃处

  getconf ClW2224.gro -c 1 -g slab -b 1f:1f:3f -d 2

 
视图: 投影正交
模型: 球棍范德华球棍状线框线型
左键: 转动   滚轮: 缩放   双击: 开关自动旋转   Alt+左键: 移动

Fig.8

◆本文地址: http://jerkwin.github.io/2015/11/08/构建特殊构型的GROMACS脚本/, 转载请注明◆