计算教程 || MesoDyn 初探

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如果只是想感受一下模拟计算，可以做一下粗粒化模拟，研究一下乳液什么的，很好玩而且学习成本不大。
老实说，我第一次接触粗粒化这个概念我也懵，怎么就定义几个珠子之间的排斥还是吸引，然后把珠子串成串就能做模拟？如果你不跟我说那个珠子代表某个基团，我甚至怀疑这跟计算化学没有任何关系，做计算跟闹着玩一样。
这一次我们用一篇真实的文章来讲一讲Mesocite的兄弟MesoDyn。继续来感受一样怎么样玩着积木就能把模拟做了，而且还能和实验对比。就当今天是给大家讲一篇文献了，不过是中文的。
文章是张宾老师读博时候写的一篇中文小论文《水溶液中染料聚醚衍生物聚集行为的MesoDyn模拟》。该文章作为实验结合计算文章中的一个典型，它比普通文章做的更好的地方是，作者将计算模拟每一步的参数怎么来的也给讲了一遍。下面我们来看一下。‍

这段介绍了MesoDyn是基于什么的，个人更建议，如果你对这个感兴趣，想要深入了解。建议参考help中MesoDyn > Theory in MesoDyn 。MesoDyn中关键的2个步骤是:1）定义珠子，2）确定不同珠子之间的作用参数。

想要理解高斯链和真实链之间的关系，这里建议找高分子相关的教材看一下，或者抱一抱高分子同学的大腿，此处给一个科普链接https://joyfulphysics.scholarnet.cn/?p=1291如果对分子链如何等同于珠子这个概念还是想不通的同学可以看一下下图（物理化学学报, 2016, 32(7): 1649-1657）‍

根据这个理念或者说规则，作者把要研究的物质进行了如下粗粒化整理

结合物理化学学报的示意图，大家应该就不难理解这个内容了。此时分子链到珠子已经做好了。接下来就是要八仙过海各显神通弄到珠子间相互作用的参数。‍

ν^-1ε_ij 即为不同珠子间的相互作用能，就是这个数值待会儿要输入软件那个矩阵中, R表示常数 8.314 J·K^-1·mol^-1 , T表示 298 K.计算得到如下。这里请大家注意一下软件中输入的参数单位是KJ/mol

Flory-Huggins参数可以通过查询一些现有的数据库得到，文献中也有，如果真的是 无中生有 暗度陈仓 凭空想象 白手起家……可以关注以后的推送，从Synthia，Blends之类的MS自带模块计算得到。

设软件中输入的参数是Rep，则Rep=χ*8.314*298/1000

大家注意一下上一期的换算输入软件的公式和这次的区别，别搞混了。上次的a_ij可是有25分保底的，这次的同类直接为0。

换算如下

现在珠子穿好了，参数也算好了，就可以开始模拟了

这里基本交代了所有你在模拟时候需要改变的参数

这里面大家按照文章中的参数很明显能够找到具体该把参数填到哪里。这里有2点小问题需要注明一下：1）文中跑了50000步 即2.5ms。我自己测试了一下，跑5000步 即250μs.

用了2核时，大家根据自己情况来，如果是和我一样练习的话建议跑了5000步就好了，已经能看到很明显的现象。2）这个MesoDyn很奇怪，在设置并行核数的时候你不能有多少用多少，要看格子的设置，比如本教程是32*32*32那么你可以用1核 2核 4核 8核 16核 32核，但是不可以用5核 6核。

稍后会有个视频教程，依旧是默片。里面我是演示一下如何设置输入，然后拿已经跑好的结果给大家看。‍

后面的分析除了看看图，作者还给出了一个有序参数，其实就是跑的时候自动出现的OrderParametersxcd 里面给出的信息，对于判断是否已经出现了相分离很有用。该文章跑了好多不同的物质还有不同的浓度，计算耗时挺长的，要使用自己的台式机来做的话，需要守在电脑前搞个几天才可以。

文中在胶束的形成与演化 部分讲到第Nms时候出现什么现象，这个ms时间你可以根据总的模拟时间以及对应出了多少帧画面，你来算一算就知道了。很简单的数学题。看完视频后想一下为什么我显示不同的珠子的密度 他们好像都在差不多同一个等值面。

特别提醒，电脑配置不好的同学别作死取消勾掉Fast render on move，你会卡到生活不能自理。MesoDyn还带有少得可怜的后处理分析功能，大家应该根据之前的教程很容易知道该怎么点怎么做。

本期不是官方教程翻译，因为官方教程里面这个模块讲得太简单了没有实践意义，所以自己找了篇文献来模仿计算了一下。如有疏漏或者错误，还请大佬们指出‍

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