一般言论

关于这个文件

自ADF2008.01以来,新QMM子项可用,允许大量QM / MM计算。自ADF2005.01以来,PDB2ADF文档可用。

本文档描述了ADF中的QM / MM选项,如何使用它,如何设置输入,有哪些功能,其限制为依据。本手册假设读者已经拥有ADF的经验,并具有一些基本的分子力学(mm)的基本知识和组合QM / MM理论。包括QM / MM方法的简要概述。

本文件以下列方式组织。首先,介绍了整个文档中使用的概念和命名约定。在第2章中,使用所有输入选项(部分2.1和2.2)和Force Field文件(第2.3节)的详细说明,讨论使用ADF进行QM / MM模拟。第2.4节包含一个‘walk through’如何设置QM / MM作业。

QM / mm Banderleft和文档的组合持续开发。我们感谢任何意见,错误报告和建议的改进。

功能摘要

目前,ADF中的QM / MM实现基于修改的版本[1]‘IMOMM’Maseras和Morokuma的方案[2](称为IMOMM / ADF计划);或者,最近开发的addRemove方案[3]可用。分子力学的Borderleft被设计为尽可能灵活,允许许多级别的定制。由于这种灵活性,程序的操作要求用户具有一些分子力学方法的经验。同时,ADF仍然是控制整个QM / MM系统的模拟的主要驱动器,因为实现的目标之一是将MM子系统视为QM系统的扰动。

我们总结了当前的功能和实施的限制:

  • 摩洛乌卡’s imomm [2] qm / mm耦合方案(imomm / adf)。
  • addRemove [3]耦合方案。
  • Amber95 [4]和Sybyl(三零)[5]力领域提供。
  • 免费表格和可修改的强制字段参数文件。
  • 能够混合和匹配力现场功能。
  • 几何优化,线性传输和转换状态优化(在这些优化中,MM区域在每个SCF周期之间完全优化,或者在每个QM几何步骤之间换句话说)。
  • 所有ADF输入‘styles’可用(笛卡尔,z-matrix,混合......)。
  • 任何数量的共价键可以穿过QM-MM边界。
  • MM子系统的全局优化(模拟退火和网格搜索算法)。

一些显着的限制是:

  • 除非MM子系统被冻结,否则无法应用对称性约束。
  • 涉及MM原子的几何约束是有限的。
  • 不超过一个qm原子可以粘合到单个mm原子。
  • 与某些ADF扩展不兼容,例如NMR,ESR,COSMO,IRC和兴奋状态。
  • addRemove模型仅在使用笛卡尔坐标时可用。
  • 共轭梯度优化器仅适用于笛卡尔坐标。

适用性

这种QM / MM实现从有机金属配合物和催化系统的研究中演变。由于这些系统通常在1000个尺寸下,因此未得到优化以处理诸如酶的大型大分子系统。特别是,非粘结的Banderleft对于非常大的系统来说是不效益的。它已在ADF2002.01释放中调整,以便Banderleft在小型和大型系统上有效地工作。此外,已被释放的MM力的计算以进一步提高效率和适用性。通过目前的释放,已经在没有问题的情况下测试了最多几千个原子的系统。尽管输入不设计用于处理诸如氨基酸和肽的大分子的拓扑,但它可以很容易地构造。对于大型系统,这金额为约30000行;因此,已经开发了工具(PDB2ADF)用于为给定PDB文件自动创建输入文件。该工具可通过链接获取‘Contributed Software’SCM网站的一部分 http://www.scm.com,但现在也是ADF2005.01开始的官方发布的一部分。

目前,只有琥珀色95和Sybyl力领域。这也可能限制适用性。然而,力场参数和电位是相当可定制的,并且容易添加其他力字段。

实用程序PDB2ADF.

从ADF2005.01版本开始,官方版本中提供了实用程序PDB2ADF。此实用程序从PDB文件中创建ADF输入文件,用于使用ADF的后续QM / MM计算。此工具已由Marcel Swart开发。以前可以在贡献的软件页面中找到此实用程序。从ADF2008.01开始,支持NewQmmm子键。