VMD插件—DensityCalculator:计算模拟轨迹的粒子密度分布图

一、DensityCalculator简介

“在分子动力学(MD)模拟中,原子级的结构信息表征是材料建模和模拟领域研究人员的一项必要任务。密度分布的可视化通常是结构表征中最重要的属性之一。Visual Molecular Dynamics(VMD)是一种广泛使用的分子可视化程序包,它不仅可以可视化复杂的分子系统,还可以通过集成特殊插件或运行内部生成的TCL脚本来执行分析。但是,密度分析仍不是VMD的内置功能。这项工作提出了一种可在VMD中使用的灵活且易于使用的TCL代码,该代码可以在给定系统的任何指定局部区域上执行1D和2D密度计算。”

程序标题: DensityCalculator

CPC库链接到程序文件: https : //doi.org/10.17632/vcbh2gt8wg.1

开发人员的资料库链接: https : //github.com/yuxiangwang321/DensityCalculator

许可条款: GPLv3

编程语言: TCL / TK

外部例程: VMD(1.9.3版,http : //www.ks.uiuc.edu/Research/vmd/)

问题性质:根据VMD中的轨迹文件计算质量或数量密度分布,然后沿指定的1D轴或指定的2D平面投影密度。

求解方法:通过以下步骤计算一维或二维密度分布:在X,Y和Z方向上以指定的分辨率对相关区域进行切片;然后计算每个单位切片中的质量或原子数(在二维情况下为长方体);如果有多个框架,则通过框架编号对质量数或原子数求平均值;最后,将每个单位的密度除以切片体积即可得出密度。

其他注释包括限制和异常功能:该代码必须以VMD为平台运行,当前版本只能计算质量​​或数量密度。

该代码可以计算系统的任何指定局部或全局区域中的1D和2D密度分布。

二、在VMD中使用

1,在上述链接下载DensityCalculator.zip并解压。

2,将文件夹中dc.tcl放到VMD安装目录,并在vmd.rc文件最后一行加入

source dc.tcl

3,打开VMD-Extensions→Tk Console进入命令行页面,如下。

VMD插件—DensityCalculator:计算模拟轨迹的粒子密度分布图_第1张图片

4,命令行输入cd到存放了轨迹文件的目录(最好不要放C盘,可能会读取不了),例如

VMD插件—DensityCalculator:计算模拟轨迹的粒子密度分布图_第2张图片

5,输入以下命令运行即可。

VMD插件—DensityCalculator:计算模拟轨迹的粒子密度分布图_第3张图片

命令格式为:

dc file_1 file_2 number_xy firstFrame lastFrame step xl xh xr yl yh yr zl zh zr {atomSelection}

其中dc为程序运行命令;

“file_1/file_2”为轨迹文件,可以是pdb/xyz/dcd/psf格式(其他没试过),两个文件可以一样也可以不一样(为啥我也没细究,可能一个是固定框架,一个是运动分子轨迹);

"number_xy":为计算密度类型,可以选择一维/二维的质量/数量密度计算,有以下几种:

a. mass_xy, mass_yz, mass_xz, mass_x, mass_y, mass_z are for mass density caculation;
b. number_xy, number_yz, number_xz, number_x, number_y, number_z are for number density caculation;
c. mass_xy calculates 2D mass density on XY plane;
d. while number_x calculates 1D number density along X axis.

firstFrame/lastFrame/step”表示轨迹的“起始/终止/间隔”帧数;

xl xh xr”表示盒子的X面边界,一般设xl=0,xh=X的边长,xr=你想将x分为几段统计 。“ yl yh yr ”/ “zl zh zr”同上。注:zr可决定密度显示的最终切面。

{atomSelection} 可以选择all,也可以单独的原子例如“name C",这里选择和VMD的一样。

6,运行结束会在当前目录得到**.dat文件,去origin作图。

三、作图

1,得到的dat文件在origin打开如下,删除zpos列

VMD插件—DensityCalculator:计算模拟轨迹的粒子密度分布图_第4张图片

2,将第三列设为Z

VMD插件—DensityCalculator:计算模拟轨迹的粒子密度分布图_第5张图片

3,全选绘图选择等高线图,设置隐藏线条显示即可,还可以把MOF之类的框架叠加上去,完美。

VMD插件—DensityCalculator:计算模拟轨迹的粒子密度分布图_第6张图片VMD插件—DensityCalculator:计算模拟轨迹的粒子密度分布图_第7张图片VMD插件—DensityCalculator:计算模拟轨迹的粒子密度分布图_第8张图片

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