docs/reference-manual/topologies/particle-type.rst

   1 Particle type
   2 -------------
   3
   4 In |Gromacs|, there are three types of
   5 particles
   6 , see :numref:`Table %s <tab-ptype>`. Only regular atoms and virtual
   7 interaction sites are used in |Gromacs|; shells are necessary for
   8 polarizable models like the Shell-Water models \ :ref:`45 <refMaaren2001a>`.
   9
  10 .. _tab-ptype:
  11
  12 .. table:: Particle types in |Gromacs|
  13
  14            +--------------+----------+
  15            | Particle     | Symbol   |
  16            +==============+==========+
  17            | atom         | A        |
  18            +--------------+----------+
  19            | shell        | S        |
  20            +--------------+----------+
  21            | virtual side | V (or D) |
  22            +--------------+----------+
  23
  24
  25 .. _atomtype:
  26
  27 Atom types
  28 ~~~~~~~~~~
  29
  30 Each force field defines a set of atom
  31 types,
  32 which have a characteristic name or number, and mass (in a.m.u.). These
  33 listings are found in the ``atomtypes.atp`` file (:ref:`atp` =
  34 **a**\ tom **t**\ ype **p**\ arameter file). Therefore, it is in this
  35 file that you can begin to change and/or add an atom type. A sample from
  36 the ``gromos43a1.ff`` force field is listed below.
  37
  38 ::
  39
  40      |  O  15.99940 ;     carbonyl oxygen (C=O)
  41      | OM  15.99940 ;     carboxyl oxygen (CO-)
  42      | OA  15.99940 ;     hydroxyl, sugar or ester oxygen
  43      | OW  15.99940 ;     water oxygen
  44      |  N  14.00670 ;     peptide nitrogen (N or NH)
  45      | NT  14.00670 ;     terminal nitrogen (NH2)
  46      | NL  14.00670 ;     terminal nitrogen (NH3)
  47      | NR  14.00670 ;     aromatic nitrogen
  48      | NZ  14.00670 ;     Arg NH (NH2)
  49      | NE  14.00670 ;     Arg NE (NH)
  50      |  C  12.01100 ;     bare carbon
  51      |CH1  13.01900 ;     aliphatic or sugar CH-group
  52      |CH2  14.02700 ;     aliphatic or sugar CH2-group
  53      |CH3  15.03500 ;     aliphatic CH3-group
  54
  55 **Note:** |Gromacs| makes use of the atom types as a name, *not* as a
  56 number (as *e.g.* in GROMOS).
  57
  58 .. _vsitetop:
  59
  60 Virtual sites
  61 ~~~~~~~~~~~~~
  62
  63 Some force fields use virtual interaction sites (interaction sites that
  64 are constructed from other particle positions) on which certain
  65 interactions are located (*e.g.* on benzene rings, to reproduce the
  66 correct quadrupole). This is described in sec. :ref:`virtualsites`.
  67
  68 To make virtual sites in your system, you should include a section
  69 ``[ virtual_sites? ]`` (for backward compatibility the old
  70 name ``[ dummies? ]`` can also be used) in your topology
  71 file, where the ``?`` stands for the number constructing
  72 particles for the virtual site. This will be ``2`` for
  73 type 2, ``3`` for types 3, 3fd, 3fad and 3out and
  74 ``4`` for type 4fdn. The last of these replace an older
  75 4fd type (with the ‘type’ value 1) that could occasionally be unstable;
  76 while it is still supported internally in the code, the old 4fd type
  77 should not be used in new input files. The different types are explained
  78 in sec. :ref:`virtualsites`.
  79
  80 Parameters for type 2 should look like this:
  81
  82 ::
  83
  84     [ virtual_sites2 ]
  85     ; Site  from        funct  a
  86     5       1     2     1      0.7439756
  87
  88 for type 3 like this:
  89
  90 ::
  91
  92     [ virtual_sites3 ]
  93     ; Site  from               funct   a          b
  94     5       1     2     3      1       0.7439756  0.128012
  95
  96 for type 3fd like this:
  97
  98 ::
  99
 100     [ virtual_sites3 ]
 101     ; Site  from               funct   a          d
 102     5       1     2     3      2       0.5        -0.105
 103
 104 for type 3fad like this:
 105
 106 ::
 107
 108     [ virtual_sites3 ]
 109     ; Site  from               funct   theta      d
 110     5       1     2     3      3       120        0.5
 111
 112 for type 3out like this:
 113
 114 ::
 115
 116     [ virtual_sites3 ]
 117     ; Site  from               funct   a          b          c
 118     5       1     2     3      4       -0.4       -0.4       6.9281
 119
 120 for type 4fdn like this:
 121
 122 ::
 123
 124     [ virtual_sites4 ]
 125     ; Site  from                      funct   a          b          c
 126     5       1     2     3     4       2       1.0        0.9       0.105
 127
 128 This will result in the construction of a virtual site, number 5 (first
 129 column ``Site``), based on the positions of the atoms
 130 whose indices are 1 and 2 or 1, 2 and 3 or 1, 2, 3 and 4 (next two,
 131 three or four columns ``from``) following the rules
 132 determined by the function number (next column ``funct``)
 133 with the parameters specified (last one, two or three columns
 134 ``a b . .``). Obviously, the atom numbers (including
 135 virtual site number) depend on the molecule. It may be instructive to
 136 study the topologies for TIP4P or TIP5P water models that are included
 137 with the |Gromacs| distribution.
 138
 139 **Note** that if any constant bonded interactions are defined between
 140 virtual sites and/or normal atoms, they will be removed by
 141 :ref:`grompp <gmx grompp>` (unless the option ``-normvsbds`` is used). This
 142 removal of bonded interactions is done after generating exclusions, as
 143 the generation of exclusions is based on “chemically” bonded
 144 interactions.
 145
 146 Virtual sites can be constructed in a more generic way using basic
 147 geometric parameters. The directive that can be used is ``[ virtual_sitesn ]``. Required
 148 parameters are listed in :numref:`Table %s <tab-topfile2>`. An example entry for
 149 defining a virtual site at the center of geometry of a given set of
 150 atoms might be:
 151
 152 ::
 153
 154     [ virtual_sitesn ]
 155     ; Site   funct    from
 156     5        1        1     2     3     4