Raspa2 模拟流程示例

本文介绍使用 Materials Studio 和 Raspa2 进行气体吸附模拟的完整流程。

1. 结构优化（Geometry Optimization）

以 MS 的 Forcite 模块为例进行结构优化。

打开 MS 并导入 cif 文件
点击 MS 菜单选择 Modules → Forcite → Calculation

将 Task 选项改为 Geometry Optimization（点击 More 可打开高级选项）
在 Setup 中选择精度（推荐 Smart, Ultra-fine）

在 Energy 选项中：
- 力场（Forcefield）：Universal
- 质量（Quality）：Ultra-fine

点击 Run 开始计算

计算完成后，选择文件夹中 .xsd 后缀的文件：

点击 File → Export，格式选择 CIF
至此，获得结构优化后的 cif 文件

2. 氦气孔隙率模拟

2.1 文件结构

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RASPA_Simulation/
├── simulation.input
├── force_field_mixing_rules.def
├── helium.def
├── pseudo_atoms.def
└── Zn2(dobpdc)-o.cif

2.2 simulation.input 示例

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SimulationType                MonteCarlo
NumberOfCycles                30000
NumberOfInitializationCycles  3000
PrintEvery                    1000
RestartFile                   no

Forcefield                    local
UseChargesFromCIFFile         yes
CutOff                        10.5

Framework                     0
FrameworkName                 Zn2(dobpdc)-0
UnitCells                     1 1 4
ExternalTemperature           298.0

Component 0 MoleculeName      helium
MoleculeDefinition            local
WidomProbability              1.0
CreateNumberOfMolecules       0

将 FrameworkName 改为你自己的 cif 文件名

2.3 运行结果

模拟完成后产生以下文件：

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RASPA_Simulation/
├── simulation.input
├── force_field_mixing_rules.def
├── helium.def
├── pseudo_atoms.def
├── Zn2(dobpdc)-o.cif
├── Movies/
├── Output/
├── Restrat/
└── VTK/                   # 可视化文件（可选）

使用 9950X 单核模拟，耗时约 3 分钟

2.4 获取孔隙率

打开 Output → system0 → output 文件，查找 Average Widom Rosenbluth-weight：

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[helium] Average Widom Rosenbluth-weight:   0.249963 +/- 0.000741 [-]

0.249963 为氦气孔隙率
0.000741 为误差

3. 气体吸附模拟

孔隙率测定完成后，即可进行正式的气体吸附模拟。

3.1 文件结构（以 CO₂ 为例）

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RASPA_Simulation/
├── simulation.input
├── force_field_mixing_rules.def
├── CO2.def
├── pseudo_atoms.def
└── Zn2(dobpdc)-o.cif

3.2 simulation.input 示例

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SimulationType                       MonteCarlo
NumberOfCycles                       1000000
NumberOfInitializationCycles         1000000
PrintEvery                           1000

Forcefield                           local
UseChargesFromCIFFile                yes
ChargeMethod                         Ewald
CutOff                               12

Framework 0
FrameworkName                        Zn2(dobpdc)-o
UnitCells                            2 2 4
HeliumVoidFraction                   0.249963
ExternalTemperature                  298
ExternalPressure                     100000

ComputeDensityProfile3DVTKGrid       yes
WriteDensityProfile3DVTKGridEvery    100000
DensityProfile3DVTKGridPoints        150 150 150
AverageDensityOverUnitCellsVTK       yes
DensityAveragingTypeVTK              FullBox

Component 0 MoleculeName             CO2
            MoleculeDefinition       local
            IdealGasRosenbluthWeight 1.0
            TranslationProbability   1.0
            RotationProbability      1.0
            ReinsertionProbability   1.0
            SwapProbability          2.0
            CreateNumberOfMolecules  0

将 HeliumVoidFraction 替换为上一步测得的孔隙率值

3.3 运行结果

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RASPA_Simulation/
├── simulation.input
├── CO2.def
├── force_field_mixing_rules.def
├── pseudo_atoms.def
├── Zn2(dobpdc)-o.cif
├── Movies/
├── Output/
├── Restrat/
└── VTK/

使用 9950X 单核模拟，耗时约 24 小时

3.4 结果分析

在 Output → system0 → output 文件中查找感兴趣的结果。

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