Application of order-N first-principles DFT calculations with temperature controlled molecular dynamics to biomolecular system
Application of order-N first-principles DFT calculations with temperature controlled molecular dynamics to biomolecular system
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温控分子动力学N阶第一性原理DFT计算在生物分子系统中的应用
DOI：
10.1088/1742-6596/1136/1/012025
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发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Makoto Taiji
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Takao Otsuka;Makoto Taiji
本文以大规模生物分子系统为例，利用基于密度矩阵最小化方案和扩展拉格朗日Born-Oppenheimer分子动力学（XL-BOMD）方案的一阶n密度泛函理论（DFT）代码CONQUEST，对大规模水合DNA系统进行了大规模第一原理分子动力学（FPMD）计算。我们用CONQUEST进行了大规模的FPMD计算，结果表明NVE系综的FPMD模拟稳定，且具有良好的能量节约。我们还展示了温度控制的MD模拟，如速度缩放，随机速度缩放和nos<s:1> -胡佛链方法。我们采用速度缩放、随机速度重缩放和nos<s:1> - hoover链方法的协议对于阶n FPMD模拟的早期温度控制是非常有效的。我们的n阶FPMD模拟可以实现大规模的生物分子模拟。
We have performed large-scale first-principle molecular dynamics (FPMD) calculations of the large-scale hydrated DNA system as an example of large-scale biomolecular system, using order-N density functional theory (DFT) code CONQUEST, which is based on the combined method with an order-N DFT method using the density matrix minimization scheme and the extended Lagrangian Born-Oppenheimer molecular dynamics (XL-BOMD) scheme. Our large-scale FPMD calculations by CONQUEST show stable FPMD simulation and good energy conservation in NVE ensemble. We also show temperature controlled MD simulations such as velocity scaling, stochastic velocity scaling, and Nosé-Hoover chain methods. Our protocols using velocity scaling, stochastic velocity rescaling, and Nosé-Hoover chain methods are very effective for temperature control in early stage of order-N FPMD simulations. Our order-N FPMD simulation would be able to realize the large-scale biomolecular simulations.
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