Estou executando simulações de dinâmica molecular da água para fins de teste. A caixa é bem pequena, se você perguntar a um especialista em MD clássico e relativamente grande, se perguntar a um especialista em DFT: tenho 58 moléculas de água em condições de contorno periódicas.
Para economizar tempo de CPU, estou otimizando minha célula com um campo de força clássico antes de executar o MDB ab initio. Eu equilibro o sistema classicamente em 300K por 1 ns, depois tiro o último instantâneo e o uso como entrada para o MD init ab. Meu MD ab initio é o Born-Oppenheimer MD regular, baseado em DFT, com um conjunto de bases de ondas planas e potenciais PAW (pseudo) (VASP é o código). Nas simulações clássica e ab initio, eu mantenho a temperatura constante em 300K usando um termostato com redimensionamento de velocidade.
Estou pesquisando duas maneiras diferentes de fazer a transição entre clássica e ab initio:
- Pegue as velocidades e posições iniciais da trajetória clássica e importe-as como configuração inicial para a simulação ab initio
- Congele o sistema à temperatura zero, mantendo as posições clássicas, importe-o para o código DFT e, rapidamente (estou fazendo isso em 0,5 ps no momento), aqueça até 300K
Eu esperava que ambas as estratégias levassem à mesma energia média após um curto período de equilíbrio (digamos 10 ps), especialmente considerando que a configuração inicial é exatamente a mesma (mesmas posições iniciais), exceto pelo truque de temperatura mencionado (as velocidades iniciais diferem) . Este não é o caso. A figura abaixo mostra que a simulação em que o sistema é congelado e rapidamente aquecido encontra uma região de energia cerca de 1 eV menor em energia do que a outra, onde as velocidades foram importadas do MD clássico.
Minhas perguntas são:
- se isso é esperado;
- Existem estratégias bem-sucedidas conhecidas para otimizar a transição do MD clássico para o MD ab initio;
- e você poderia me indicar uma literatura pertinente sobre o assunto?
Editar:
Estou executando mais alguns testes e, com os dados limitados que tenho no momento, parece que esse pode ser um problema específico do sistema. Um teste com metanol em vez de água em uma caixa do mesmo tamanho mostrou que os dois esquemas diferentes de velocidade inicial convergem rapidamente para a mesma energia média. No entanto, a configuração clássica estava muito próxima da quântica no caso do metanol, ou seja, a energia em t = 0 estava muito próxima da energia média após a convergência. A água é um sistema notoriamente difícil; talvez esse problema seja mais ou menos específico da água. Se nenhuma resposta for adicionada, tentarei postar uma com base nos meus resultados quando terminar todos os testes.