Работа 6

Материал из md
Перейти к: навигация, поиск
Моделирование и анализ раствора вода-метанол

Скачать файлы для выполнения работы: 06_solution.tar.gz

Скачать описание работы в pdf-формате: 06_solution.pdf

Цель

Научиться моделировать растворы на примере смеси вода-метанол. Провести анализ составляющих раствора и сравнить с чистыми компонентами.

Задания

  1. Получить МД модель раствора вода-метанол. Создать начальную конфигурацию, где часть модельного бокса занимают молекулы метанола, а остальное – молекулы воды. Пронаблюдать процесс перемешивания.
  2. Рассчитать парциальные функции радиального распределения между (а) водными кислородами смеси, (б) метанольными кислородами смеси. Сравнить результаты с чистой водой и чистым метанолом.
  3. Найти коэффициенты самодиффузии обеих компонент раствора (метанол и вода), сравнить с данными для чистых компонент.
  4. Найти число водородных связей между молекулами в растворе. Сравнить с данными для чистых метанола и воды.

Вопросы:

  1. Объясните сходства и различия парциальных функций радиального распределения для воды и метанола в растворе и в чистых жидкостях.
  2. Объясните полученные различия в числе водородных связях на молекулу воды и на молекулу метанола в растворе и в чистых его компонентах.
  3. Оцените, на какие расстояния успевают в среднем сместиться молекулы метанола и воды за время перемешивания.

Общие замечания

Водно-спиртовые растворы имеют широкое применение в химии и биологии. Они представляют собой особый класс растворов, где водородные связи играют определяющую роль. За счёт наличия группы ОН молекулы спиртов связываются водородными связями, образуя либо связанные пары молекул, либо линейные ассоциаты. Однако ситуация меняется, если в спирте присутствует вода. Молекулы воды образуют дополнительные водородные связи с гидроксильной группой спирта.

Принципиальное отличие растворов от однокомпонентных систем в том, что в растворах всегда присутствуют флуктуации концентраций. Причём такие флуктуации рассасываются довольно медленно в сравнении с характерными временами молекулярных движений. Это хорошо видно на примере смешивания жидкостей.

Указания к выполнению работы

Работа выполняется в директории 06_solution/. В ней имеются нужные нам файлы и созданы необходимые поддиректории.

Приготовление начальной конфигурации

Покажем, как можно создать модель раствора, используя известные нам из предыдущих работ модели чистых компонент. При помощи команд Gromacs’a легко создать начальную конфигурацию раствора в боксе желаемого размера и с заданной концентрацией компонент. Не трудно также создать файл топологии для раствора. Для этого достаточно объединить файлы топологии компонент. Содержимое файла топологии topol.top:

#include "ffoplsaa.itp"
#include "tip4p2005.itp"
#include "oplsaa.ff/methanol.itp"
                                     
[ system ]
Methanol and water tip4p-2005!

[ molecules ]
MET     512
SOL     1000

Здесь, в файле топологии, вся информация об используемых молекулах содержится во включенных файлах tip4p2005.itp и oplsaa.ff/methanol.itp.

Приготовим начальную конфигурацию, содержащую 512 молекул метанола и примерно 1000 молекул воды. Расположим компоненты в разных частях прямоугольного бокса, чтобы проследить за перемешиванием раствора.

Перейдем в директорию preparing/ и создадим ссылки на файлы структуры метанола и воды, которые являются последними конфигурациями двух предыдущих выполненных работ и лежат под именами confout.gro в директориях 04_water/ и 05_methanol/:

cd preparing/
ln -s ../05_methanol/confout.gro methanol.gro
ln -s ../04_water/tip4p-2005/confout.gro h2o.gro

Мы связали их с именами methanol.gro и h2o.gro соответственно.

Длина ребра бокса с метанолом немного больше чем у бокса с водой (boxM~3,3 нм, boxW~3,1 нм), т.е. их нельзя просто «приставить» друг к другу. Поэтому создадим для них новый общий бокс. Сделаем его прямоугольным с размером по оси x, равным сумме длин боксов метанола и воды (boxMW = boxM+boxW), а по осям y и z – равным размеру бокса метанола (boxM). Загляните в наши файлы молекулярной структуры methanol.gro и h2o.gro и узнайте длины ребер боксов. Эти значения будем использовать в качестве параметров boxM и boxW.

Бокс создается командой editconf:

editconf -f methanol.gro -o methanol_box.gro -box boxMW boxM boxM -noc

В результате получаем модельный бокс methanol_box.gro, внутри которого находится конфигурация чистого метанола. Ключ -noc означает, что мы хотим, чтобы метанол располагался не в центре нового бокса, а оставался там, где был с самого начала. Бокс просто удлинился по оси х до величины boxMW, и метанол теперь находится в «левой» части нового бокса.

Добавить воду проще всего с помощью стандартной команды genbox, которая предназначена для размещения молекул растворителя вокруг макромолекулы внутри бокса (см. подсказку: genbox -h):

genbox -cp methanol_box.gro -cs h2o.gro

Ключ -cp указывает, что используется наш бокс с метанолом, а ключ -cs определяет растворитель (воду). Программа транслирует нашу конфигурацию воды (модельный бокс с 1000 молекулами воды), покрывая весь новый модельный бокс. Затем отбрасывает все лишние молекулы воды: которые оказались вне модельного бокса, и те, которые перекрываются с молекулами метанола. Результирующий файл по умолчанию будет называться out.gro.

При работе программы на экран выводится следующая информация:

Reading solute configuration
Pure Methanol – Yummie!
Containing 3072 atoms in 512 residues
Initialising van der waals distances...

WARNING: masses and atomic (Van der Waals) radii will be deter-mined
         based on residue and atom names. These numbers can devi-ate
         from the correct mass and radius of the atom type.

Reading solvent configuration
"water tip4p/2005"
solvent configuration contains 4000 atoms in 1000 residues

Initialising van der waals distances...
Will generate new solvent configuration of 3x2x2 boxes
Generating configuration
Sorting configuration
Found 1 molecule type:
    SOL (   4 atoms): 12000 residues
Calculating Overlap...
box_margin = 0.315
Removed 36748 atoms that were outside the box
Neighborsearching with a cut-off of 0.45
Table routines are used for coulomb: FALSE
Table routines are used for vdw:     FALSE
Cut-off's:   NS: 0.45   Coulomb: 0.45   LJ: 0.45
System total charge: 0.000
Grid: 27 x 14 x 14 cells
Successfully made neighbourlist
nri = 80290, nrj = 8276899
Checking Protein-Solvent overlap: tested 87412 pairs, removed 5440 atoms.
Checking Solvent-Solvent overlap: tested 63760 pairs, removed 1320 atoms.
Added 1123 molecules
Generated solvent containing 4492 atoms in 1123 residues
Writing generated configuration to out.gro
Pure Methanol – Yummie!

Output configuration contains 7564 atoms in 1635 residues
Volume                :     69.0037 (nm^3)
Density               :     2901.33 (g/l)
Number of SOL molecules:   1123

Для нас сейчас важно только то, что в новый бокс к метанолу было добавлено 1123 молекул воды.

В разных случаях при создании начального бокса количество молекул воды может немного варьироваться (это может зависеть от конкретного расположения молекул в используемых файлах молекулярной структуры). Число, которое получилось у вас, нужно вставить в файл топологии. Готовый файл топологии для модели раствора лежит в рабочей директории (06_solution/). Надо только заменить в нём число молекул воды (SOL = 1000) на найденное число, в данном примере – на 1123.

Минимизация энергии

В исходной конфигурации раствора некоторые молекулы, находящиеся на границе между компонентами раствора, могли расположиться не оптимально относительно друг друга. Из-за излишнего перекрывания между ними возникают большие силы отталкивания, которые приводят к сильным смещениям и, в конечном счёте, к сбою программы молекулярной динамики. Поэтому перед началом моделирования проводят минимизацию энергии (energy minimization), чтобы устранить возможные нефизические перекрывания атомов. Для этой работы используются те же команды, что и для обычного молекулярно-динамического моделирования, однако здесь необходимо задать соответствующие параметры.

Перейдем в директорию em/ и посмотрим содержимое соответствующего файла параметров grompp.mdp:

cpp                 =  /usr/bin/cpp
constraints         =  none
integrator          =  steep
nsteps              =  100
;       Energy minimizing stuff
emtol               =  2000
emstep              =  0.01
nstcomm             =  1
ns_type             =  grid
rlist               =  1
rcoulomb            =  1.0
rvdw                =  1.0
Tcoupl              =  no
Pcoupl              =  no
gen_vel             =  no
; OPTIONS FOR ELECTROSTATICS AND VDW
coulombtype              = pme          ; Method for doing elec-trostatics
vdw-type                 = Cut-off      ; Method for doing Van der Waals
DispCorr                 = EnerPres     ; Apply long range dis-persion corrections for

В нём задано, что минимизация осуществляется методом градиентного спуска (integrator = steep) с максимальным шагом emstep = 0.01 нм до уменьшения максимальной силы, действующий на атом, до значения emtol = 2000 кДж/моль/нм.

Перед запуском моделирования создаём ссылки на необходимые файлы:

ln -s ../preparing/out.gro conf.gro
ln -s ../topol.top .
ln -s ../tip4p2005.itp .

Напомним, что для поиска включённых файлов препроцессор обращается сначала в стандартную директорию /usr/share/gromacs/top/, (там он находит файл oplsaa.ff/methanol.itp ), если же нужного файла нет (данном случае, файла tip4p2005.itp), то он ищет его в текущей директории. Поэтому нам необходимо позаботиться, чтобы файл tip4p2005.itp лежал в текущей директории, что и делается последней командой.

После этого можно запустить препроцессинг и минимизацию энергии:

grompp
mdrun -nt 8 -nice 11 -v

По завершению работы программа выдаёт следующую информацию:

Getting Loaded...
Reading file topol.tpr, VERSION 4.5.5 (single precision)
Starting 8 threads
Loaded with Money
Making 3D domain decomposition 2 x 2 x 2
Steepest Descents:
   Tolerance (Fmax)   =  2.00000e+03
   Number of steps    =          100
Step=0, Dmax=1.0e-02 nm, Epot=-1.07553e+04 Fmax= 1.81917e+05, at-om= 75
Step=1, Dmax=1.0e-02 nm, Epot=-1.76537e+04 Fmax= 5.03275e+04, at-om= 782
Step=2, Dmax=1.2e-02 nm, Epot=-2.75659e+04 Fmax= 1.36038e+04, at-om= 1948
...
Step=67,Dmax=8.0e-03 nm, Epot=-6.30885e+04 Fmax= 1.62135e+03, at-om= 737
writing lowest energy coordinates.

Steepest Descents converged to Fmax < 2000 in 68 steps
Potential Energy  = -6.3088539e+04
Maximum force     =  1.6213508e+03 on atom 737
Norm of force     =  8.5838448e+01

В результате такой минимизации устраняются перекрывания атомов, понижается потенциальная энергия системы. При этом положения атомов изменяются незначительно. В этом можно убедиться при помощи VMD – предлагается загрузить обе, и начальную (conf.gro), и конечную (confout.gro) конфигурации и включить анимацию между ними.

Релаксация

Теперь можно приступить к обычной релаксации. Перейдем в директорию equi1/. В файле параметров моделирования grompp.mdp в этой директории задано общее время моделирования – 1 пс, вывод координат nstxtcout – каждые 0,1 пс, термостат — v-rescale , температура 300K, баростат — berendsen , давление1 бар.

Создаём все необходимые ссылки для начала моделирования:

ln -s ../em/confout.gro conf.gro
ln -s ../topol.top .
ln -s ../tip4p2005.itp .

Запускаем препроцессинг и релаксацию:

grompp
mdrun -nt 8 -nice 11 -v

Здесь мы проводим кратковременную релаксацию (1 пс). За это время (500 шагов моделирования) молекулы успевают подстроиться к своему ближайшему окружению, но до полной релаксации системы ещё далеко. Однако нас будет интересовать как раз сам процесс перемешивания, который мы хотим наблюдать детально.

Процесс смешивания

Переходим в директорию mixing/. Убедимся, что в файле параметров продолжительность моделирования (nsteps = 700000), отключена генерация скоростей в начальный момент времени gen_vel = no. Создаём ссылку на файл конечной конфигурации после релаксации (в нём уже содержатся текущие скорости), запускаем препроцессинг и основное моделирование:

ln -s ../equi1/confout.gro conf.gro
ln -s ../topol.top .
ln -s ../tip4p2005.itp .
grompp
mdrun -nt 8 -nice 11 -v

Поскольку вода и метанол помещены разные части бокса, то при запуске моделирования начинается постепенное перемешивание. Это довольно долгий процесс, более наносекунды, что требует примерно полтора часа вычислений на восьми ядрах компьютера.

После того, как траектории будет получена, можно посмотреть, как жидкости перемешивались, визуализировав процесс в VMD. На Рис. 6.1 показана начальная конфигурация раствора (после предварительной релаксации). Сине-красные «скелеты» представляют молекулы метанола, а красные галочки – молекулы воды. Наличие молекул метанола в правой части есть следствие периодических граничных условий: на первых шагах релаксации часть молекул вышла за пределы левой границы бокса, появившись справа.

Fig6.1.jpg
Рис. 6.1. Конфигурация раствора метанол-вода после небольшой предварительной релаксации. Показана проекция модельного бокса на ось x-y. Сине-красные скелеты представляют молекулы метанола, а красные галочки – молекулы воды. Наличие молекул метанола в правой части модели является следствием периодических граничных условий.
Fig6.2.jpg
Рис. 6.2. Распределение молекул метанола внутри бокса в различные моменты времени

Для облегчения восприятия глазом процесса перемешивания предлагаем не рисовать молекулы воды, а наблюдать только за метанолом. Для этого в меню Graphical Representations нужно открыть вкладку Selections, в поле Keyboard выбрать имя остатка resname, тогда в поле value появится список имён «остатков» нашей модели – это MET и SOL. Соответственно, в поле Selected atoms нужно написать resname MET и нажать Enter. Далее можно загрузить траекторию и пронаблюдать за диффузией молекул метанола, Рис. 6.2. Видно, что перемешивание достаточно медленное. Интересно оценить, на какие расстояния успевают в среднем сместиться молекулы метанола и воды за время перемешивания.

Можно количественно оценить, как происходит перемешивание метанола с водой. В нашей модели плотность компонент изменяется вдоль оси x. Предлагается "нарезать" бокс на слои вдоль этой оси и рассчитать плотность заданного компонента раствора внутри каждого слоя к указанному времени, прошедшему от начала перемешивания. Для улучшения статистики следует рассчитывать плотности не в конкретные моменты времени, а произвести усреднение по некоторому временному интервалу вокруг выбранного значения времени.

Рассчитаем распределение плотности молекул воды вдоль оси x в заданный момент времени. Это делается при помощи команды g_density:

g_density -d x -b 0 -e 200 -o density_0-200.xvg -w

Ключ -d с параметром x означает, что мы разрезаем бокс перпендикулярно оси x. Количество слоёв по умолчанию принимается равным 50 (при желании его можно изменить с помощью ключа –sl, см. контекстное описание программы: g_density -h). Ключи -b и -e указывают границы усреднения по времени, т.е. начальное и конечное значение участка траектории, по которому будет усредняться плотность. В данном случае задано усреднение от 0 до 200 (пикосекунд). Плотность воды в каждом слое усредняется в течение указанного интервала. Рассчитанные плотности во всех слоях бокса будут записаны в файл density_0-200.xvg. При запуске программы нужно выбрать (в интерактивном режиме) группу, соответствующую выбранному компоненту, в данном случае это SOL .

Аналогично можно рассчитать профили плотности для других моментов времени. Выберем интервалы времён 400-600 пс, 800-1000 пс, 1200-1400 пс и запишем рассчитанные для них плотности в файлы density_400-600.xvg, density_800-1000.xvg и density_1200-1400.xvg. На Рис. 6.3 собраны получившиеся зависимости плотности воды вдоль оси х модельного бокса. Разные кривые соответствуют разным временам от начала перемешивания. Напомним, что все рассчитанные графики могут быть построены командой:

xmgrace density_* -legend load
Fig6.3.png
Рис. 6.3. Профили плотности для воды в разные моменты времени в процессе перемешивания метанола и воды.

Видно, что до 600 пикосекунд распределение воды вдоль бокса остаётся ещё существенно неоднородным. Но даже в конце нашего моделирования (более наносекунды), вода всё ещё не вполне однородна. Однако на локальном уровне поведение молекул на этих временах можно уже считать устоявшимся.

Основное моделирование

Для сравнения свойств равновесного раствора с чистыми компонентами, полученными ранее, проведём моделирование раствора при тех же условиях, что были для воды и метанола. Сначала, используя конечную конфигурацию молекулярно-динамической траектории из директории mixing/ проведём релаксацию в директории equi2/ с термостатом Нозе-Хувера и баростатом Парринелло-Рамана в течение 50 пс. Затем, как мы делали в предыдущих работах, запустим основное моделирование в течение 200 пс в основной директории 06_solution/. После этого приступим к анализу равновесной модели раствора.

Анализ

Расчёт парциальных функций радиального распределения для равновесной смеси

Создадим индекс-файл index.ndx, как это делалось в предыдущей работе. Определим следующие группы атомов:

System – все атомыSOL– все атомы воды

non-Water– все атомы метанола

C–углероды метильных групп

OA –кислороды метанола (алкоголь)

OW– кислороды воды

O*– все кислороды

Теперь можно рассчитывать самые разные парциальные функции g(r).

Например, для расчёта gOW-OW(r) (между атомами кислорода воды в смеси), запускается команда:

g_rdf -n -o rdf-oo-h2o.xvg

где в интерактивном режиме надо выбрать группу OW.

Для расчёта gOM-OM(r) , т.е. для кислородов метанола, запускаем ту же команду, но выбираем группу OA и записываем результат под другим именем, например, rdf-oo-meth.xvg:

g_rdf -n -o rdf-oo-meth.xvg

Аналогично для всех кислородов воды и метанола, gO-O(r) выбирается группа O* и свое имя выходного файла, rdf-oo.xvg:

g_rdf -n -o rdf-oo.xvg

На Рис. 6.4 показаны эти три функции, gOW-OW(r) и gOM-OM(r) и gO-O(r).

Fig6.4.png
Рис. 6.4. Парциальные функции радиального распределения для кислородов в растворе вода-метанол: вода-вода (кривая OW-OW), метанол-метанол (OM-OM) и между всеми кислородами раствора (O-O).

Высокий первый пик для водной функции говорит, что в растворе молекулы воды предпочитают располагаться рядом (образовывать водородные связи вода-вода, см. ниже, где будут рассчитываться водородные связи). Низкий первый пик для метанольной функции, который существенно ниже, чем в чистом метаноле, см. Рис. 6.5, означает, что количество контактов кислородами метанолов (т.е. образование водородных связей метанол-метанол) уменьшилось.

Парциальная функция для всех кислородов gO-O(r) учитывает все расстояния между кислородами метанола, между кислородами воды, а также "перекрёстные" расстояния: между кислородами метанола и кислородами воды. Тот факт, что на Рис. 6.4 она ближе к водной функции gOW-OW , чем к метанольной gOM-OM(r), является простым следствием того, что в нашем растворе молекул воды примерно в два раза больше, чем метанола.

На Рис. 6.5. сравниваются парциальные функции gOW-OW и gOM-OM(r) для раствора с соответствующими функциями для чистых метанола и воды, взятых из предыдущих заданий.

Fig6.5.png
Рис. 6.5. Парциальные функции радиального распределения в растворе вода-метанол для кислородов воды (кривая OW-OW) и метанола (OM-OM) (из Рис.6.4) в сравнении с кислородами чистой воды (кривая OW-OW-pure) и чистого метанола (OM-OM-pure).

Для интерпретации полученных различий поможет анализ водородных связей.

Водородные связи

Рассчитаем количество водородных связей, которые образуют молекулы воды между собой. Для этого используем команду:

g_hbond -n > hb_h2o-h2o.output

Напомним, что с помощью знака > мы перенаправляем информацию, которая обычно выдаётся на экран, в указанный файл. Это полезно делать, если возникает необходимость просмотра результатов работы через некоторое время после завершения программы. Просматривать выводимую информацию удобнее, если она находится в файле, чем "листать" экран.

При запуске g_hbond в интерактивным режиме выбираем воду (SOL) два раза. Или можно написать сразу:

echo SOL SOL | g_hbond -n > hb_h2o-h2o.output

В файле hb_h2o-h2o.output, в который записалась информация, выводимая в процессе работы программы, должно содержаться:

Specify 2 groups to analyze:
Selected 1: 'SOL'
Selected 1: 'SOL'
Found 1123 donors and 1123 acceptors
Will do grid-seach on 15x7x7 grid, rcut=0.35
Average number of hbonds per timeframe 1535.257 out of 630564 possible

Аналогично можно найти водородные связи между водой и метанолом. Для воды также используем SOL, а для метанола выбираем группу non-Water, которая включает все атомы метанола. В результате получим:

echo SOL non-Water | g_hbond -n > hb_h2o-meth.output
echo non-Water non-Water | g_hbond -n > hb_meth-meth.output
echo System System | g_hbond -n > hb_all-all.output
Specify 2 groups to analyze:
Selected 1: 'SOL'
Selected 2: 'non-Water'
Checking for overlap in atoms between SOL and non-Water
Calculating hydrogen bonds between SOL (4492 atoms) and non-Water (3072 atoms)
Found 1635 donors and 1635 acceptors
Will do grid-seach on 15x7x7 grid, rcut=0.35
Average number of hbonds per timeframe 891.109 out of 1.33661e+06 possible

Далее, для расчёта водородных связей между метанолами:

Selected 2: 'non-Water'
Selected 2: 'non-Water'
Found 512 donors and 512 acceptors
Will do grid-seach on 15x7x7 grid, rcut=0.35
Average number of hbonds per timeframe 113.168 out of 131072 possible

Для водородных связей между всеми молекулами системы:

Selected 0: 'System'
Selected 0: 'System'
Found 1635 donors and 1635 acceptors
Will do grid-seach on 15x7x7 grid, rcut=0.35
Average number of hbonds per timeframe 2539.535 out of 1.33661e+06 possible

Результаты по водородным связям сведены в Табл. 6.1. Напомним, что программа выдаёт среднее число водородных связей в конфигурации модели (т.е. число найденных водородных мостиков OH – O, которые удовлетворяют используемому геометрическому критерию).


Табл. 6.1. Количество водородных связей в растворе, в чистой воде и метаноле (полное для всей системы и на одну молекулу).


h-bonds на конфигурацию на молекулу в растворе на молекулу в чистом растворителе
вода-мет 891.109 891.109/1123 = 0.79
мет-вода 891.109/512 = 1.74
вода-вода 1535.257 1535.257/1123*2= 2.73 3.46
мет-мет 113.168 113.168/512*2 = 0.44 1.8
все-все 2539.535

Если мы считаем количество водородных связей между разными молекулами (например, метанола и воды) и делим его на число молекул данного типа (например, воды), то получаем среднее число водородных связей, приходящихся на молекулу данного типа. Если рассматриваются одинаковые молекулы (например, связи вода — вода), то каждая связь даёт вклад в две молекулы, т.е. при расчёте среднего числа связей на молекулу нужно добавить множитель 2, см. Табл. 6.1.

В последней строке указано полное число всех водородных связей в растворе (2539). Очевидно, оно равно сумме связей между молекулами воды (1535), между молекулами метанола (113), и между водой и метанолом (891). Каждая молекула воды может иметь водородные связи и с водой, и с метанолом. Полное число связей на молекулу воды в растворе, очевидно является их суммой: NW = 3.52 = 2.73+0.79. Аналогично для метанола: NM = 2.18 = 0.44+1.74. Заметим, что число водородных связей на молекулу воды практически не изменилось по сравнению с чистой водой, Табл. 4.1, тогда как для метанола увеличилось почти на 20% по сравнению с чистым метанолом. Однако это увеличение произошло за счёт появления связей с водой. Тогда как количество связей метанол-метанол уменьшилось почти в четыре раза: от 1.8 в метаноле, до 0.44 в растворе. Этот результат соответствует тому, что первый пик парциальной функции gOM-OM(r) в растворе существенно ниже, чем в чистом метаноле, Рис. 6.5. Таким образом, при наличии воды молекулам метанола легче образовывать связи с водой, чем с себе подобными молекулами спирта.

Самодиффузия

Среднеквадратичное смещение (а также коэффициент самодиффузии) для метанола рассчитывается командой:

g_msd -n -o msd_ometh.xvg,

где при запуске нужно выбрать кислороды метанола OA. После выполнения команды на экране компьютера появятся строки:

Used 3 restart points spaced 10 ps over 20 ps
Fitting from 2 to 18 ps
D[        OW] 1.3481 (+/– 0.2225) 1e-5 cm^2/s

В последней строке выведено значение коэффициента самодиффузии для молекулы метанола.

Аналогично выполняется расчёт для молекул воды (выбрать атомы кислорода воды OW):

g_msd -n -o msd_ow.xvg
Used 3 restart points spaced 10 ps over 20 ps
Fitting from 2 to 18 ps
D[        OW] 1.3481 (+/– 0.2225) 1e-5 cm^2/s

В последней выведено значение коэффициента самодиффузии для молекулы воды в растворе.

Интересно сравнить коэффициенты самодиффузии молекул в растворе и в чистых воде и метаноле. Для чистого метанола D= 2.87 (+/– 0.14) 1e-5 cm2/s , а для воды (tip4p-2005) D=2.28 (+/– 0.02) 1e-5 cm2/s. Видно, что в растворе у воды и метанола коэффициенты самодиффузии уменьшились.