docs/reference-manual/topologies/force-field-organization.rst

   1 .. _fforganization:
   2
   3 Force field organization
   4 ------------------------
   5
   6 .. _fffiles:
   7
   8 Force-field files
   9 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
  10
  11 Many force fields are available by default. Force fields are detected by
  12 the presence of ``<name>.ff`` directories in the
  13 ``$GMXLIB/share/gromacs/top`` sub-directory and/or the
  14 working directory. The information regarding the location of the force
  15 field files is printed by :ref:`pdb2gmx <gmx pdb2gmx>` so you can easily keep
  16 track of which version of a force field is being called, in case you
  17 have made modifications in one location or another. The force fields
  18 included with |Gromacs| are:
  19
  20 -  AMBER03 protein, nucleic AMBER94 (Duan et al., J. Comp. Chem. 24,
  21    1999-2012, 2003)
  22
  23 -  AMBER94 force field (Cornell et al., JACS 117, 5179-5197, 1995)
  24
  25 -  AMBER96 protein, nucleic AMBER94 (Kollman et al., Acc. Chem. Res. 29,
  26    461-469, 1996)
  27
  28 -  AMBER99 protein, nucleic AMBER94 (Wang et al., J. Comp. Chem. 21,
  29    1049-1074, 2000)
  30
  31 -  AMBER99SB protein, nucleic AMBER94 (Hornak et al., Proteins 65,
  32    712-725, 2006)
  33
  34 -  AMBER99SB-ILDN protein, nucleic AMBER94 (Lindorff-Larsen et al.,
  35    Proteins 78, 1950-58, 2010)
  36
  37 -  AMBERGS force field (Garcia & Sanbonmatsu, PNAS 99, 2782-2787, 2002)
  38
  39 -  CHARMM27 all-atom force field (CHARM22 plus CMAP for proteins)
  40
  41 -  GROMOS96 43a1 force field
  42
  43 -  GROMOS96 43a2 force field (improved alkane dihedrals)
  44
  45 -  GROMOS96 45a3 force field (Schuler JCC 2001 22 1205)
  46
  47 -  GROMOS96 53a5 force field (JCC 2004 vol 25 pag 1656)
  48
  49 -  GROMOS96 53a6 force field (JCC 2004 vol 25 pag 1656)
  50
  51 -  GROMOS96 54a7 force field (Eur. Biophys. J. (2011), 40,, 843-856,
  52    DOI: 10.1007/s00249-011-0700-9)
  53
  54 -  OPLS-AA/L all-atom force field (2001 aminoacid dihedrals)
  55
  56 A force field is included at the beginning of a topology file with an
  57 ``#include`` statement followed by
  58 ``<name>.ff/forcefield.itp``. This statement includes the
  59 force-field file, which, in turn, may include other force-field files.
  60 All the force fields are organized in the same way. An example of the
  61 ``amber99.ff/forcefield.itp`` was shown in
  62 :ref:`topfile`.
  63
  64 For each force field, there several files which are only used by
  65 :ref:`pdb2gmx <gmx pdb2gmx>`. These are: residue databases
  66 (:ref:`rtp`) the hydrogen
  67 database (:ref:`hdb`), two
  68 termini databases (``.n.tdb`` and ``.c.tdb``,
  69 see ) and the atom type database
  70 (:ref:`atp`), which
  71 contains only the masses. Other optional files are described in sec. :ref:`pdb2gmxfiles`.
  72
  73 Changing force-field parameters
  74 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
  75
  76 If one wants to change the parameters of few bonded interactions in a
  77 molecule, this is most easily accomplished by typing the parameters
  78 behind the definition of the bonded interaction directly in the
  79 :ref:`top` file under the ``[ moleculetype ]``
  80 section (see :ref:`topfile` for the format and units).
  81 If one wants to change the parameters for all instances of a
  82 certain interaction one can change them in the force-field file or add a
  83 new ``[ ???types ]`` section after including the force
  84 field. When parameters for a certain interaction are defined multiple
  85 times, the last definition is used. As of |Gromacs| version 3.1.3, a
  86 warning is generated when parameters are redefined with a different
  87 value. Changing the Lennard-Jones parameters of an atom type is not
  88 recommended, because in the GROMOS force fields the Lennard-Jones
  89 parameters for several combinations of atom types are not generated
  90 according to the standard combination rules. Such combinations (and
  91 possibly others that do follow the combination rules) are defined in the
  92 ``[ nonbond_params ]`` section, and changing the
  93 Lennard-Jones parameters of an atom type has no effect on these
  94 combinations.
  95
  96 Adding atom types
  97 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
  98
  99 As of |Gromacs| version 3.1.3, atom types can be added in an extra
 100 ``[ atomtypes ]`` section after the inclusion of the
 101 normal force field. After the definition of the new atom type(s),
 102 additional non-bonded and pair parameters can be defined. In pre-3.1.3
 103 versions of |Gromacs|, the new atom types needed to be added in the
 104 ``[ atomtypes ]`` section of the force-field files, because
 105 all non-bonded parameters above the last ``[ atomtypes ]``
 106 section would be overwritten using the standard combination rules.
 107
 108 .. raw:: latex
 109
 110     \clearpage
 111
 112