docs/reference-manual/topologies/topology-file-formats.rst

   1 File formats
   2 ------------
   3
   4 .. _topfile:
   5
   6 Topology file
   7 ~~~~~~~~~~~~~
   8
   9 The topology file is built following the |Gromacs| specification for a
  10 molecular topology. A :ref:`top` file can be generated by
  11 :ref:`pdb2gmx <gmx pdb2gmx>`. All possible entries in the topology file are
  12 listed in :numref:`Tables %s <tab-topfile1>` and
  13 :numref:`%s <tab-topfile2>`. Also tabulated are: all the units of
  14 the parameters, which interactions can be perturbed for free energy
  15 calculations, which bonded interactions are used by
  16 :ref:`grompp <gmx grompp>` for generating exclusions, and which bonded
  17 interactions can be converted to constraints by :ref:`grompp <gmx grompp>`.
  18
  19 .. |VCR| replace:: V\ :math:`^{(cr)}`
  20 .. |WCR| replace:: W\ :math:`^{(cr)}`
  21 .. |CRO| replace:: :math:`^{(cr)}`
  22 .. |TREF| replace:: :numref:`Table %s <tab-topfile2>`
  23 .. |AKJM| replace:: :math:`a~\mathrm{kJ~mol}^{-1}`
  24 .. |KJN6| replace:: :math:`\mathrm{kJ~mol}^{-1}~\mathrm{nm}^{-6}`
  25 .. |BNM| replace:: :math:`b~\mathrm{nm}^{-1}`
  26 .. |C6LJ| replace:: :math:`c_6`
  27 .. |STAR| replace:: :math:`^{(*)}`
  28 .. |NREX| replace:: :math:`n_{ex}^{(nrexcl)}`
  29 .. |QEMU| replace:: :math:`q` (e); :math:`m` (u)
  30 .. |MQM| replace:: :math:`q,m`
  31
  32 .. _tab-topfile1:
  33
  34 .. table:: The :ref:`topology <top>` file.
  35
  36         +------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
  37         | Parameters                                                                                                 |
  38         +===================+===========================+=====+====+=========================================+=======+
  39         | interaction type  | directive                 | #   | f. | parameters                              | F. E. |
  40         |                   |                           | at. | tp |                                         |       |
  41         +-------------------+---------------------------+-----+----+-----------------------------------------+-------+
  42         | *mandatory*       | ``defaults``              |            non-bonded function type;                       |
  43         |                   |                           |            combination rule\ |CRO|;                        |
  44         |                   |                           |            generate pairs (no/yes);                        |
  45         |                   |                           |            fudge LJ (); fudge QQ ()                        |
  46         +-------------------+---------------------------+------------------------------------------------------------+
  47         | *mandatory*       | ``atomtypes``             |            atom type; m (u); q (e); particle type;         |
  48         |                   |                           |            |VCR| ; |WCR|                                   |
  49         +-------------------+---------------------------+------------------------------------------------------------+
  50         |                   | ``bondtypes``             |  (see |TREF|, directive ``bonds``)                         |
  51         +                   +                           +                                                            +
  52         |                   | ``pairtypes``             |  (see |TREF|, directive ``pairs``)                         |
  53         +                   +                           +                                                            +
  54         |                   | ``angletypes``            |  (see |TREF|, directive ``angles``)                        |
  55         +                   +                           +                                                            +
  56         |                   | ``dihedraltypes``\ |STAR| |  (see |TREF|, directive ``dihedrals``)                     |
  57         +                   +                           +                                                            +
  58         |                   | ``constrainttypes``       |  (see |TREF|, directive ``constraints``)                   |
  59         +-------------------+---------------------------+-----+----+-------------------------------------------------+
  60         | LJ                | ``nonbond_params``        |  2  | 1  |  |VCR|  ; |WCR|                                 |
  61         +                   +                           +     +    +                                                 +
  62         | Buckingham        | ``nonbond_params``        |  2  | 2  |  |AKJM| ; |BNM|;                                |
  63         |                   |                           |     |    |  |C6LJ| (|KJN6|)                                |
  64         +-------------------+---------------------------+-----+----+-------------------------------------------------+
  65
  66 .. table::
  67
  68         +------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
  69         | Molecule definition(s)                                                                                     |
  70         +===================+===========================+============================================================+
  71         | *mandatory*       | ``moleculetype``          | molecule name; |NREX|                                      |
  72         +-------------------+---------------------------+-----+----------------------------------------------+-------+
  73         | *mandatory*       | ``atoms``                 | 1   | atom type; residue number;                   | type  |
  74         |                   |                           |     | residue name; atom name;                     |       |
  75         |                   |                           |     | charge group number; |QEMU|                  | |MQM| |
  76         +-------------------+---------------------------+-----+----------------------------------------------+-------+
  77         | intra-molecular interaction and geometry definitions as described in |TREF|                                |
  78         +------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
  79
  80 .. table::
  81
  82         +-------------+---------------+------------------------------------+
  83         | System      |               |                                    |
  84         +=============+===============+====================================+
  85         | *mandatory* | ``system``    | system name                        |
  86         +-------------+---------------+------------------------------------+
  87         | *mandatory* | ``molecules`` | molecule name; number of molecules |
  88         +-------------+---------------+------------------------------------+
  89
  90 .. table::
  91
  92         +------------------------------+----------------------------------------------------+
  93         | Inter-molecular interactions |                                                    |
  94         +==============================+====================================================+
  95         | *optional*                   | ``intermolecular_interactions``                    |
  96         +------------------------------+----------------------------------------------------+
  97         | one or more bonded interactions as described in |TREF|, with two or more atoms,   |
  98         | no interactions that generate exclusions, no constraints, use global atom numbers |
  99         +-----------------------------------------------------------------------------------+
 100
 101 .. parsed-literal::
 102
 103     '\# at' is the required number of atom type indices for this directive
 104     'f. tp' is the value used to select this function type
 105     'F. E.' indicates which of the parameters can be interpolated in free energy calculations
 106     |CRO| the combination rule determines the type of LJ parameters, see
 107     |STAR| for ``dihedraltypes`` one can specify 4 atoms or the inner (outer for improper) 2 atoms
 108     |NREX| exclude neighbors :math:`n_{ex}` bonds away for non-bonded interactions
 109     For free energy calculations, type, :math:`q` and :math:`m`  or no parameters should be added
 110     for topology 'B' (:math:`\lambda = 1`) on the same line, after the normal parameters.
 111
 112 .. |BZERO| replace:: :math:`b_0`
 113 .. |KB| replace:: :math:`k_b`
 114 .. |KDR| replace:: :math:`k_{dr}`
 115 .. |NM2| replace:: (kJ mol\ :math:`^{-1}`\ nm\ :math:`^{-2}`
 116 .. |NM4| replace:: (kJ mol\ :math:`^{-1}`\ nm\ :math:`^{-4}`
 117 .. |DKJ| replace:: :math:`D` (kJ mol\ :math:`^{-1}`
 118 .. |BETA| replace:: :math:`\beta` (nm\ :math:`^{-1}`
 119 .. |C23| replace:: :math:`C_{i=2,3}` (kJ mol\ :math:`^{-1}\ nm\ :math:`^{-i}`
 120 .. |BMM| replace:: :math:`b_m`
 121 .. |GE0| replace:: :math:`\geq 0`
 122 .. |KO| replace:: :math:`k`
 123 .. |KJM| replace:: kJ mol\ :math:`^{-1}`
 124 .. |LUU| replace:: low, up\ :math:`_1`,\ :math:`_2`
 125 .. |MV| replace:: :math:`V`
 126 .. |MW| replace:: :math:`W`
 127 .. |QIJ| replace:: :math:`q_i`; :math:`q_j`
 128 .. |THE0| replace:: :math:`\theta_0`
 129 .. |KTHE| replace:: :math:`k_\theta`
 130 .. |KJR2| replace:: kJ mol\ :math:`^{-1}`\ rad\ :math:`^{-2}`
 131 .. |RN13| replace:: :math:`r_{13}`
 132 .. |KUB| replace:: :math:`k_{UB}`
 133 .. |C024| replace:: :math:`C_{i=0,1,2,3,4}`
 134 .. |KJRI| replace:: kJ mol\ :math:`^{-1}`\ rad\ :math:`^{-i}`
 135 .. |PHIS| replace:: :math:`\phi_s`
 136 .. |PHI0| replace:: :math:`\phi_0`
 137 .. |KPHI| replace:: :math:`k_\phi`
 138 .. |PHIK| replace:: :math:`\phi,k`
 139 .. |XI0| replace:: :math:`\xi_0`
 140 .. |KXI| replace:: :math:`k_\xi`
 141 .. |C0| replace:: :math:`C_0`
 142 .. |C1| replace:: :math:`C_1`
 143 .. |C2| replace:: :math:`C_2`
 144 .. |C3| replace:: :math:`C_3`
 145 .. |C4| replace:: :math:`C_4`
 146 .. |C5| replace:: :math:`C_5`
 147 .. |A0| replace:: :math:`a_0`
 148 .. |A1| replace:: :math:`a_1`
 149 .. |A2| replace:: :math:`a_2`
 150 .. |A3| replace:: :math:`a_3`
 151 .. |A4| replace:: :math:`a_4`
 152 .. |DOH| replace:: :math:d_{\mbox{\sc oh}}`
 153 .. |DHH| replace:: :math:d_{\mbox{\sc hh}}`
 154 .. |AO| replace:: :math:`a`
 155 .. |BO| replace:: :math:`b`
 156 .. |CO| replace:: :math:`c`
 157 .. |DO| replace:: :math:`d`
 158 .. |KX| replace:: :math:`k_{x}`
 159 .. |KY| replace:: :math:`k_{y}`
 160 .. |KZ| replace:: :math:`k_{z}`
 161 .. |GO| replace:: :math:`g`
 162 .. |RO| replace:: :math:`r`
 163 .. |DPHI| replace:: :math:`\Delta\phi`
 164 .. |DIHR| replace:: :math:`k_{\mathrm{dihr}}`
 165 .. |THET| replace:: :math:`\theta`
 166 .. |NM| replace:: nm\ :math:`^{-1}`
 167 .. |KC| replace:: :math:`k_c`
 168 .. |THEK| replace:: :math:`\theta,k`
 169 .. |R1E| replace:: :math:`r_{1e}`
 170 .. |R2E| replace:: :math:`r_{2e}`
 171 .. |R3E| replace:: :math:`r_{3e}`
 172 .. |KRR| replace:: :math:`k_{rr'}`
 173 .. |KRTH| replace:: :math:`k_{r\theta}`
 174 .. |ALPH| replace:: :math:`\alpha`; |CO| (U nm\ :math:`^{\alpha}`
 175 .. |UM1| replace:: U\ :math:`^{-1}`
 176
 177 .. _tab-topfile2:
 178
 179 .. table:: Details of ``[ moleculetype ]`` directives
 180
 181             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 182             | Name of interaction                | Topology file directive    | num.       | func.     | Order of parameters and their units                                     | use in     |
 183             |                                    |                            | atoms [1]_ | type [2]_ |                                                                         | F.E.? [3]_ |
 184             +====================================+============================+============+===========+=========================================================================+============+
 185             | bond                               | ``bonds`` [4]_, [5]_       | 2          | 1         | |BZERO| (nm); |KB| |NM2|                                                | all        |
 186             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 187             | G96 bond                           | ``bonds`` [4]_, [5]_       | 2          | 2         | |BZERO| (nm); |KB| |NM4|                                                | all        |
 188             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 189             | Morse                              | ``bonds`` [4]_, [5]_       | 2          | 3         | |BZERO| (nm); |DKJ|; |BETA|                                             | all        |
 190             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 191             | cubic bond                         | ``bonds`` [4]_, [5]_       | 2          | 4         | |BZERO| (nm); |C23|                                                     |            |
 192             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 193             | connection                         | ``bonds`` [4]_             | 2          | 5         |                                                                         |            |
 194             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 195             | harmonic potential                 | ``bonds``                  | 2          | 6         | |BZERO| (nm); |KB| |NM2|                                                | all        |
 196             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 197             | FENE bond                          | ``bonds`` [4]_             | 2          | 7         | |BMM|   (nm); |KB| |NM2|                                                |            |
 198             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 199             | tabulated bond                     | ``bonds`` [4]_             | 2          | 8         | table number (|GE0|); |KO| |KJM|                                        | |KO|       |
 200             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 201             | tabulated bond [6]_                | ``bonds``                  | 2          | 9         | table number (|GE0|); |KO| |KJM|                                        | |KO|       |
 202             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 203             | restraint potential                | ``bonds``                  | 2          | 10        | |LUU| (nm); |KDR| (|NM2|)                                               | all        |
 204             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 205             | extra LJ or Coulomb                | ``pairs``                  | 2          | 1         | |MV| [7]_; |MW| [7]_                                                    | all        |
 206             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 207             | extra LJ or Coulomb                | ``pairs``                  | 2          | 2         | fudge QQ (); |QIJ| (e), |MV| [7]_; |MW| [7]_                            |            |
 208             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 209             | extra LJ or Coulomb                | ``pairs_nb``               | 2          | 1         | |QIJ| (e); |MV| [7]_; |MW| [7]_                                         |            |
 210             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 211             | angle                              | ``angles`` [5]_            | 3          | 1         | |THE0| (deg); |KTHE| (|KJR2|)                                           | all        |
 212             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 213             | G96 angle                          | ``angles`` [5]_            | 3          | 2         | |THE0| (deg); |KTHE| (|KJM|)                                            | all        |
 214             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 215             | cross bond-bond                    | ``angles``                 | 3          | 3         | |R1E|, |R2E| (nm); |KRR| (|NM2|)                                        |            |
 216             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 217             | cross bond-angle                   | ``angles``                 | 3          | 4         | |R1E|, |R2E|, |R3E| (nm); |KRTH| (|NM2|)                                |            |
 218             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 219             | Urey-Bradley                       | ``angles`` [5]_            | 3          | 5         | |THE0| (deg); |KTHE| (|KJR2|); |RN13| (nm); |KUB| (|NM2|)               | all        |
 220             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 221             | quartic angle                      | ``angles`` [5]_            | 3          | 6         | |THE0| (deg); |C024| (|KJRI|)                                           |            |
 222             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 223             | tabulated angle                    | ``angles``                 | 3          | 8         | table number (|GE0|); |KO| (|KJM|)                                      | |KO|       |
 224             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 225             |  |  restricted                     |                            |            |           |                                                                         |            |
 226             |  |  bending potential              | ``angles``                 | 3          | 10        | |THE0| (deg); |KTHE| (|KJM|)                                            |            |
 227             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 228             | proper dihedral                    | ``dihedrals``              | 4          | 1         | |PHIS| (deg); |KPHI| (|KJM|); multiplicity                              | |PHIK|     |
 229             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 230             | improper dihedral                  | ``dihedrals``              | 4          | 2         | |XI0| (deg); |KXI| (|KJR2|)                                             | all        |
 231             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 232             | Ryckaert-Bellemans dihedral        | ``dihedrals``              | 4          | 3         | |C0|, |C1|, |C2|, |C3|, |C4|, |C5| (|KJM|)                              | all        |
 233             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 234             | periodic improper dihedral         | ``dihedrals``              | 4          | 4         | |PHIS| (deg); |KPHI| (|KJM|); multiplicity                              | |PHIK|     |
 235             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 236             | Fourier dihedral                   | ``dihedrals``              | 4          | 5         | |C1|, |C2|, |C3|, |C4|, |C5| (|KJM|)                                    | all        |
 237             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 238             | tabulated dihedral                 | ``dihedrals``              | 4          | 8         | table number (|GE0|); |KO| (|KJM|)                                      | |KO|       |
 239             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 240             | proper dihedral (multiple)         | ``dihedrals``              | 4          | 9         | |PHIS| (deg); |KPHI| (|KJM|); multiplicity                              | |PHIK|     |
 241             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 242             | restricted dihedral                | ``dihedrals``              | 4          | 10        | |PHI0| (deg); |KPHI| (|KJM|)                                            |            |
 243             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 244             | combined bending-torsion potential | ``dihedrals``              | 4          | 11        | |A0|, |A1|, |A2|, |A3|, |A4| (|KJM|)                                    |            |
 245             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 246             | exclusions                         | ``exclusions``             | 1          |           | one or more atom indices                                                |            |
 247             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 248             | constraint                         | ``constraints`` [4]_       | 2          | 1         | |BZERO| (nm)                                                            | all        |
 249             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 250             | constraint [6]_                    | ``constraints``            | 2          | 2         | |BZERO| (nm)                                                            | all        |
 251             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 252             | SETTLE                             | ``settles``                | 1          | 1         | |DOH|, |DHH| (nm)                                                       |            |
 253             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 254             | 1-body virtual site                | ``virtual_sites1``         | 2          | 0         |                                                                         |            |
 255             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 256             | 2-body virtual site                | ``virtual_sites2``         | 3          | 1         | |AO| ()                                                                 |            |
 257             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 258             | 2-body virtual site (fd)           | ``virtual_sites2``         | 3          | 2         | |DO| (nm)                                                               |            |
 259             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 260             | 3-body virtual site                | ``virtual_sites3``         | 4          | 1         | |AO|, |BO| ()                                                           |            |
 261             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 262             | 3-body virtual site (fd)           | ``virtual_sites3``         | 4          | 2         | |AO| (); |DO| (nm)                                                      |            |
 263             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 264             | 3-body virtual site (fad)          | ``virtual_sites3``         | 4          | 3         | |THET| (deg); |DO| (nm)                                                 |            |
 265             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 266             | 3-body virtual site (out)          | ``virtual_sites3``         | 4          | 4         | |AO|, |BO| (); |CO| (|NM|)                                              |            |
 267             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 268             | 4-body virtual site (fdn)          | ``virtual_sites4``         | 5          | 2         | |AO|, |BO| (); |CO| (nm)                                                |            |
 269             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 270             | N-body virtual site (COG)          | ``virtual_sitesn``         | 1          | 1         | one or more constructing atom indices                                   |            |
 271             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 272             | N-body virtual site (COM)          | ``virtual_sitesn``         | 1          | 2         | one or more constructing atom indices                                   |            |
 273             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 274             | N-body virtual site (COW)          | ``virtual_sitesn``         | 1          | 3         |  |  one or more pairs consisting of                                     |            |
 275             |                                    |                            |            |           |  |  constructing atom index and weight                                  |            |
 276             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 277             | position restraint                 | ``position_restraints``    | 1          | 1         | |KX|, |KY|, |KZ| (|NM2|)                                                | all        |
 278             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 279             | flat-bottomed position restraint   | ``position_restraints``    | 1          | 2         | |GO|, |RO| (nm), |KO| (|NM2|)                                           |            |
 280             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 281             | distance restraint                 | ``distance_restraints``    | 2          | 1         | type; label; |LUU| (nm); weight ()                                      |            |
 282             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 283             | dihedral restraint                 | ``dihedral_restraints``    | 4          | 1         | |PHI0| (deg); |DPHI| (deg); |DIHR| (|KJR2|)                             | all        |
 284             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 285             | orientation restraint              | ``orientation_restraints`` | 2          | 1         | exp.; label; |ALPH|; obs. (U); weight (|UM1|)                           |            |
 286             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 287             | angle restraint                    | ``angle_restraints``       | 4          | 1         | |THE0| (deg); |KC| (|KJM|); multiplicity                                | |THEK|     |
 288             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 289             | angle restraint (z)                | ``angle_restraints_z``     | 2          | 1         | |THE0| (deg); |KC| (|KJM|); multiplicity                                | |THEK|     |
 290             +------------------------------------+----------------------------+------------+-----------+-------------------------------------------------------------------------+------------+
 291
 292 .. [1]
 293    The required number of atom indices for this directive
 294
 295 .. [2]
 296    The index to use to select this function type
 297
 298 .. [3]
 299    Indicates which of the parameters can be interpolated in free energy calculations
 300
 301 .. [4]
 302    This interaction type will be used by :ref:`grompp <gmx grompp>` for generating exclusions
 303
 304 .. [5]
 305    This interaction type can be converted to constraints by :ref:`grompp <gmx grompp>`
 306
 307 .. [7]
 308    The combination rule determines the type of LJ parameters, see
 309
 310 .. [6]
 311    No connection, and so no exclusions, are generated for this interaction
 312
 313 Description of the file layout:
 314
 315 -  Semicolon (;) and newline characters surround comments
 316
 317 -  On a line ending with :math:`\backslash` the newline character is
 318    ignored.
 319
 320 -  Directives are surrounded by ``[`` and ``]``
 321
 322 -  The topology hierarchy (which must be followed) consists of three
 323    levels:
 324
 325    -  the parameter level, which defines certain force-field
 326       specifications (see :numref:`Table %s <tab-topfile1>`)
 327
 328    -  the molecule level, which should contain one or more molecule
 329       definitions (see :numref:`Table %s <tab-topfile2>`)
 330
 331    -  the system level, containing only system-specific information
 332       (``[ system ]`` and ``[ molecules ]``)
 333
 334 -  Items should be separated by spaces or tabs, not commas
 335
 336 -  Atoms in molecules should be numbered consecutively starting at 1
 337
 338 -  Atoms in the same charge group must be listed consecutively
 339
 340 -  The file is parsed only once, which implies that no forward
 341    references can be treated: items must be defined before they can be
 342    used
 343
 344 -  Exclusions can be generated from the bonds or overridden manually
 345
 346 -  The bonded force types can be generated from the atom types or
 347    overridden per bond
 348
 349 -  It is possible to apply multiple bonded interactions of the same type
 350    on the same atoms
 351
 352 -  Descriptive comment lines and empty lines are highly recommended
 353
 354 -  Starting with |Gromacs| version 3.1.3, all directives at the parameter
 355    level can be used multiple times and there are no restrictions on the
 356    order, except that an atom type needs to be defined before it can be
 357    used in other parameter definitions
 358
 359 -  If parameters for a certain interaction are defined multiple times
 360    for the same combination of atom types the last definition is used;
 361    starting with |Gromacs| version 3.1.3 :ref:`grompp <gmx grompp>` generates
 362    a warning for parameter redefinitions with different values
 363
 364 -  Using one of the ``[ atoms ]``,
 365    ``[ bonds ]``, ``[ pairs ]``,
 366    ``[ angles ]``, etc. without having used
 367    ``[ moleculetype ]`` before is meaningless and generates
 368    a warning
 369
 370 -  Using ``[ molecules ]`` without having used
 371    ``[ system ]`` before is meaningless and generates a
 372    warning.
 373
 374 -  After ``[ system ]`` the only allowed directive is
 375    ``[ molecules ]``
 376
 377 -  Using an unknown string in ``[ ]`` causes all the data
 378    until the next directive to be ignored and generates a warning
 379
 380 Here is an example of a topology file, ``urea.top``:
 381
 382 ::
 383
 384     ;
 385     ;       Example topology file
 386     ;
 387     ; The force-field files to be included
 388     #include "amber99.ff/forcefield.itp"
 389
 390     [ moleculetype ]
 391     ; name  nrexcl
 392     Urea         3
 393
 394     [ atoms ]
 395        1  C  1  URE      C      1     0.880229  12.01000   ; amber C  type
 396        2  O  1  URE      O      2    -0.613359  16.00000   ; amber O  type
 397        3  N  1  URE     N1      3    -0.923545  14.01000   ; amber N  type
 398        4  H  1  URE    H11      4     0.395055   1.00800   ; amber H  type
 399        5  H  1  URE    H12      5     0.395055   1.00800   ; amber H  type
 400        6  N  1  URE     N2      6    -0.923545  14.01000   ; amber N  type
 401        7  H  1  URE    H21      7     0.395055   1.00800   ; amber H  type
 402        8  H  1  URE    H22      8     0.395055   1.00800   ; amber H  type
 403
 404     [ bonds ]
 405         1       2
 406         1       3
 407         1   6
 408         3       4
 409         3       5
 410         6       7
 411         6       8
 412
 413     [ dihedrals ]
 414     ;   ai    aj    ak    al funct  definition
 415          2     1     3     4   9
 416          2     1     3     5   9
 417          2     1     6     7   9
 418          2     1     6     8   9
 419          3     1     6     7   9
 420          3     1     6     8   9
 421          6     1     3     4   9
 422          6     1     3     5   9
 423
 424     [ dihedrals ]
 425          3     6     1     2   4
 426          1     4     3     5   4
 427          1     7     6     8   4
 428
 429     [ position_restraints ]
 430     ; you wouldn't normally use this for a molecule like Urea,
 431     ; but we include it here for didactic purposes
 432     ; ai   funct    fc
 433        1     1     1000    1000    1000 ; Restrain to a point
 434        2     1     1000       0    1000 ; Restrain to a line (Y-axis)
 435        3     1     1000       0       0 ; Restrain to a plane (Y-Z-plane)
 436
 437     [ dihedral_restraints ]
 438     ; ai   aj    ak    al  type  phi  dphi  fc
 439         3    6     1    2     1  180     0  10
 440         1    4     3    5     1  180     0  10
 441
 442     ; Include TIP3P water topology
 443     #include "amber99/tip3p.itp"
 444
 445     [ system ]
 446     Urea in Water
 447
 448     [ molecules ]
 449     ;molecule name   nr.
 450     Urea             1
 451     SOL              1000
 452
 453 Here follows the explanatory text.
 454
 455 **#include “amber99.ff/forcefield.itp” :** this includes
 456 the information for the force field you are using, including bonded and
 457 non-bonded parameters. This example uses the AMBER99 force field, but
 458 your simulation may use a different force field. :ref:`grompp <gmx grompp>`
 459 will automatically go and find this file and copy-and-paste its content.
 460 That content can be seen in
 461 ``share/top/amber99.ff/forcefield.itp}``, and it
 462 is
 463
 464 ::
 465
 466     #define _FF_AMBER
 467     #define _FF_AMBER99
 468
 469     [ defaults ]
 470     ; nbfunc        comb-rule       gen-pairs       fudgeLJ fudgeQQ
 471     1               2               yes             0.5     0.8333
 472
 473     #include "ffnonbonded.itp"
 474     #include "ffbonded.itp"
 475
 476 The two ``#define`` statements set up the conditions so that
 477 future parts of the topology can know that the AMBER 99 force field is
 478 in use.
 479
 480 **[ defaults ] :**
 481
 482 -  ``nbfunc`` is the non-bonded function type. Use 1 (Lennard-Jones) or 2
 483    (Buckingham)
 484
 485 -  ``comb-rule`` is the number of the combination rule (see :ref:`nbpar`).
 486
 487 -  ``gen-pairs`` is for pair generation. The default is
 488    ‘no’, *i.e.* get 1-4 parameters from the pairtypes list. When
 489    parameters are not present in the list, stop with a fatal error.
 490    Setting ‘yes’ generates 1-4 parameters that are not present in the
 491    pair list from normal Lennard-Jones parameters using
 492    ``fudgeLJ``
 493
 494 -  ``fudgeLJ`` is the factor by which to multiply
 495    Lennard-Jones 1-4 interactions, default 1
 496
 497 -  ``fudgeQQ`` is the factor by which to multiply
 498    electrostatic 1-4 interactions, default 1
 499
 500 -  :math:`N` is the power for the repulsion term in a 6-\ :math:`N`
 501    potential (with nonbonded-type Lennard-Jones only), starting with
 502    |Gromacs| version 4.5, :ref:`grompp <gmx mdrun>` also reads and applies
 503    :math:`N`, for values not equal to 12 tabulated interaction functions
 504    are used (in older version you would have to use user tabulated
 505    interactions).
 506
 507 **Note** that ``gen-pairs``, ``fudgeLJ``,
 508 ``fudgeQQ``, and :math:`N` are optional.
 509 ``fudgeLJ`` is only used when generate pairs is set to
 510 ‘yes’, and ``fudgeQQ`` is always used. However, if you want
 511 to specify :math:`N` you need to give a value for the other parameters
 512 as well.
 513
 514 Then some other ``#include`` statements add in the large
 515 amount of data needed to describe the rest of the force field. We will
 516 skip these and return to ``urea.top``. There we will see
 517
 518 **[ moleculetype ] :** defines the name of your molecule
 519 in this :ref:`top` and nrexcl = 3 stands for excluding
 520 non-bonded interactions between atoms that are no further than 3 bonds
 521 away.
 522
 523 **[ atoms ] :** defines the molecule, where
 524 ``nr`` and ``type`` are fixed, the rest is user
 525 defined. So ``atom`` can be named as you like,
 526 ``cgnr`` made larger or smaller (if possible, the total
 527 charge of a charge group should be zero), and charges can be changed
 528 here too.
 529
 530 **[ bonds ] :** no comment.
 531
 532 **[ pairs ] :** LJ and Coulomb 1-4 interactions
 533
 534 **[ angles ] :** no comment
 535
 536 **[ dihedrals ] :** in this case there are 9 proper
 537 dihedrals (funct = 1), 3 improper (funct = 4) and no Ryckaert-Bellemans
 538 type dihedrals. If you want to include Ryckaert-Bellemans type dihedrals
 539 in a topology, do the following (in case of *e.g.* decane):
 540
 541 ::
 542
 543     [ dihedrals ]
 544     ;  ai    aj    ak    al funct       c0       c1       c2
 545         1    2     3     4     3
 546         2    3     4     5     3
 547
 548 In the original implementation of the potential for
 549 alkanes \ :ref:`131 <refRyckaert78>` no 1-4 interactions were used, which means that in
 550 order to implement that particular force field you need to remove the
 551 1-4 interactions from the ``[ pairs ]`` section of your
 552 topology. In most modern force fields, like OPLS/AA or Amber the rules
 553 are different, and the Ryckaert-Bellemans potential is used as a cosine
 554 series in combination with 1-4 interactions.
 555
 556 **[ position_restraints ] :** harmonically restrain the selected particles to reference
 557 positions (:ref:`positionrestraint`). The reference positions are read
 558 from a separate coordinate file by :ref:`grompp <gmx grompp>`.
 559
 560 **[ dihedral_restraints ] :** restrain selected dihedrals to a reference value. The
 561 implementation of dihedral restraints is described in section
 562 :ref:`dihedralrestraint` of the manual. The parameters specified in
 563 the ``[dihedral_restraints]`` directive are as follows:
 564
 565 -  ``type`` has only one possible value which is 1
 566
 567 -  ``phi`` is the value of :math:`\phi_0` in :eq:`eqn. %s <eqndphi>` and
 568    :eq:`eqn. %s <eqndihre>` of the manual.
 569
 570 -  ``dphi`` is the value of :math:`\Delta\phi` in :eq:`eqn. %s <eqndihre>` of the
 571    manual.
 572
 573 -  ``fc`` is the force constant :math:`k_{dihr}` in :eq:`eqn. %s <eqndihre>` of the
 574    manual.
 575
 576 **#include “tip3p.itp” :** includes a topology file that was already
 577 constructed (see section :ref:`molitp`).
 578
 579 **[ system ] :** title of your system, user-defined
 580
 581 **[ molecules ] :** this defines the total number of (sub)molecules in your system
 582 that are defined in this :ref:`top`. In this example file, it stands for 1
 583 urea molecule dissolved in 1000 water molecules. The molecule type ``SOL``
 584 is defined in the ``tip3p.itp`` file. Each name here must correspond to a
 585 name given with ``[ moleculetype ]`` earlier in the topology. The order of the blocks of
 586 molecule types and the numbers of such molecules must match the
 587 coordinate file that accompanies the topology when supplied to :ref:`grompp <gmx grompp>`.
 588 The blocks of molecules do not need to be contiguous, but some tools
 589 (e.g. :ref:`genion <gmx genion>`) may act only on the first or last such block of a
 590 particular molecule type. Also, these blocks have nothing to do with the
 591 definition of groups (see sec. :ref:`groupconcept` and
 592 sec. :ref:`usinggroups`).
 593
 594 .. _molitp:
 595
 596 Molecule.itp file
 597 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
 598
 599 If you construct a topology file you will use frequently (like the water
 600 molecule, ``tip3p.itp``, which is already constructed for
 601 you) it is good to make a ``molecule.itp`` file. This only
 602 lists the information of one particular molecule and allows you to
 603 re-use the ``[ moleculetype ]`` in multiple systems without
 604 re-invoking :ref:`pdb2gmx <gmx pdb2gmx>` or manually copying and pasting. An
 605 example ``urea.itp`` follows:
 606
 607 ::
 608
 609     [ moleculetype ]
 610     ; molname   nrexcl
 611     URE         3
 612
 613     [ atoms ]
 614        1  C  1  URE      C      1     0.880229  12.01000   ; amber C  type
 615     ...
 616        8  H  1  URE    H22      8     0.395055   1.00800   ; amber H  type
 617
 618     [ bonds ]
 619         1       2
 620     ...
 621         6       8
 622     [ dihedrals ]
 623     ;   ai    aj    ak    al funct  definition
 624          2     1     3     4   9
 625     ...
 626          6     1     3     5   9
 627     [ dihedrals ]
 628          3     6     1     2   4
 629          1     4     3     5   4
 630          1     7     6     8   4
 631
 632 Using :ref:`itp` files results in a very short
 633 :ref:`top` file:
 634
 635 ::
 636
 637     ;
 638     ;       Example topology file
 639     ;
 640     ; The force field files to be included
 641     #include "amber99.ff/forcefield.itp"
 642
 643     #include "urea.itp"
 644
 645     ; Include TIP3P water topology
 646     #include "amber99/tip3p.itp"
 647
 648     [ system ]
 649     Urea in Water
 650
 651     [ molecules ]
 652     ;molecule name   nr.
 653     Urea             1
 654     SOL              1000
 655
 656 Ifdef statements
 657 ~~~~~~~~~~~~~~~~
 658
 659 A very powerful feature in |Gromacs| is the use of ``#ifdef``
 660 statements in your :ref:`top` file. By making use of this
 661 statement, and associated ``#define`` statements like were
 662 seen in ``amber99.ff/forcefield.itp`` earlier,
 663 different parameters for one molecule can be used in the same
 664 :ref:`top` file. An example is given for TFE, where there is
 665 an option to use different charges on the atoms: charges derived by De
 666 Loof et al. :ref:`132 <refLoof92>` or by Van Buuren and
 667 Berendsen \ :ref:`133 <refBuuren93a>`. In fact, you can use much of the
 668 functionality of the C preprocessor, ``cpp``, because
 669 :ref:`grompp <gmx grompp>` contains similar pre-processing functions to scan
 670 the file. The way to make use of the ``#ifdef`` option is as
 671 follows:
 672
 673 -  either use the option ``define = -DDeLoof`` in the
 674    :ref:`mdp` file (containing :ref:`grompp <gmx grompp>` input
 675    parameters), or use the line ``#define DeLoof`` early in
 676    your :ref:`top` or :ref:`itp` file; and
 677
 678 -  put the ``#ifdef`` statements in your
 679    :ref:`top`, as shown below:
 680
 681
 682 ::
 683
 684     ...
 685
 686
 687
 688     [ atoms ]
 689     ; nr     type     resnr    residu     atom      cgnr      charge        mass
 690     #ifdef DeLoof
 691     ; Use Charges from DeLoof
 692        1        C        1        TFE        C         1        0.74
 693        2        F        1        TFE        F         1       -0.25
 694        3        F        1        TFE        F         1       -0.25
 695        4        F        1        TFE        F         1       -0.25
 696        5      CH2        1        TFE      CH2         1        0.25
 697        6       OA        1        TFE       OA         1       -0.65
 698        7       HO        1        TFE       HO         1        0.41
 699     #else
 700     ; Use Charges from VanBuuren
 701        1        C        1        TFE        C         1        0.59
 702        2        F        1        TFE        F         1       -0.2
 703        3        F        1        TFE        F         1       -0.2
 704        4        F        1        TFE        F         1       -0.2
 705        5      CH2        1        TFE      CH2         1        0.26
 706        6       OA        1        TFE       OA         1       -0.55
 707        7       HO        1        TFE       HO         1        0.3
 708     #endif
 709
 710     [ bonds ]
 711     ;  ai    aj funct           c0           c1
 712         6     7     1 1.000000e-01 3.138000e+05
 713         1     2     1 1.360000e-01 4.184000e+05
 714         1     3     1 1.360000e-01 4.184000e+05
 715         1     4     1 1.360000e-01 4.184000e+05
 716         1     5     1 1.530000e-01 3.347000e+05
 717         5     6     1 1.430000e-01 3.347000e+05
 718     ...
 719
 720 This mechanism is used by :ref:`pdb2gmx <gmx pdb2gmx>` to implement optional position
 721 restraints (:ref:`positionrestraint`) by ``#include``-ing an :ref:`itp` file
 722 whose contents will be meaningful only if a particular ``#define`` is set
 723 (and spelled correctly!)
 724
 725 Topologies for free energy calculations
 726 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 727
 728 Free energy differences between two systems, A and B, can be calculated
 729 as described in sec. :ref:`fecalc`. Systems A and B are described by
 730 topologies consisting of the same number of molecules with the same
 731 number of atoms. Masses and non-bonded interactions can be perturbed by
 732 adding B parameters under the ``[ atoms ]`` directive. Bonded interactions can be
 733 perturbed by adding B parameters to the bonded types or the bonded
 734 interactions. The parameters that can be perturbed are listed in
 735 :numref:`Tables %s <tab-topfile1>` and :numref:`%s <tab-topfile2>`.
 736 The :math:`\lambda`-dependence of the
 737 interactions is described in section sec. :ref:`feia`. The bonded
 738 parameters that are used (on the line of the bonded interaction
 739 definition, or the ones looked up on atom types in the bonded type
 740 lists) is explained in :numref:`Table %s <tab-topfe>`. In most cases, things should
 741 work intuitively. When the A and B atom types in a bonded interaction
 742 are not all identical and parameters are not present for the B-state,
 743 either on the line or in the bonded types, :ref:`grompp <gmx grompp>` uses the A-state
 744 parameters and issues a warning. For free energy calculations, all or no
 745 parameters for topology B (:math:`\lambda = 1`) should be added on the
 746 same line, after the normal parameters, in the same order as the normal
 747 parameters. From |Gromacs| 4.6 onward, if :math:`\lambda` is treated as a
 748 vector, then the ``bonded-lambdas`` component controls all bonded terms that
 749 are not explicitly labeled as restraints. Restrain terms are controlled
 750 by the ``restraint-lambdas`` component.
 751
 752 .. |NOT| replace:: :math:`-`
 753
 754 .. _tab-topfe:
 755
 756 .. table:: The bonded parameters that are used for free energy topologies,
 757            on the line of the bonded interaction definition or looked up
 758            in the bond types section based on atom types. A and B indicate the
 759            parameters used for state A and B respectively, + and |NOT| indicate
 760            the (non-)presence of parameters in the topology, x indicates that
 761            the presence has no influence.
 762
 763            +--------------------+---------------+---------------------------------+---------+
 764            | B-state atom types | parameters    | parameters in bonded types      |         |
 765            +                    +               +-----------------+---------------+         +
 766            | all identical to   | on line       | A atom types    | B atom types  | message |
 767            +                    +-------+-------+-------+---------+-------+-------+         +
 768            | A-state atom types | A     | B     | A     | B       | A     | B     |         |
 769            +====================+=======+=======+=======+=========+=======+=======+=========+
 770            |                    | +AB   | |NOT| | x     | x       |       |       |         |
 771            |                    | +A    | +B    | x     | x       |       |       |         |
 772            | yes                | |NOT| | |NOT| | |NOT| | |NOT|   |       |       | error   |
 773            |                    | |NOT| | |NOT| | +AB   | |NOT|   |       |       |         |
 774            |                    | |NOT| | |NOT| | +A    | +B      |       |       |         |
 775            +--------------------+-------+-------+-------+---------+-------+-------+---------+
 776            |                    | +AB   | |NOT| | x     | x       | x     | x     | warning |
 777            |                    | +A    | +B    | x     | x       | x     | x     |         |
 778            |                    | |NOT| | |NOT| | |NOT| | |NOT|   | x     | x     | error   |
 779            | no                 | |NOT| | |NOT| | +AB   | |NOT|   | |NOT| | |NOT| | warning |
 780            |                    | |NOT| | |NOT| | +A    | +B      | |NOT| | |NOT| | warning |
 781            |                    | |NOT| | |NOT| | +A    | x       | +B    | |NOT| |         |
 782            |                    | |NOT| | |NOT| | +A    | x       | +     | +B    |         |
 783            +--------------------+-------+-------+-------+---------+-------+-------+---------+
 784
 785
 786
 787 Below is an example of a topology which changes from 200 propanols to
 788 200 pentanes using the GROMOS-96 force field.
 789
 790 ::
 791
 792
 793     ; Include force field parameters
 794     #include "gromos43a1.ff/forcefield.itp"
 795
 796     [ moleculetype ]
 797     ; Name            nrexcl
 798     PropPent          3
 799
 800     [ atoms ]
 801     ; nr type resnr residue atom cgnr  charge    mass  typeB chargeB  massB
 802       1    H    1     PROP    PH    1   0.398    1.008  CH3     0.0  15.035
 803       2   OA    1     PROP    PO    1  -0.548  15.9994  CH2     0.0  14.027
 804       3  CH2    1     PROP   PC1    1   0.150   14.027  CH2     0.0  14.027
 805       4  CH2    1     PROP   PC2    2   0.000   14.027
 806       5  CH3    1     PROP   PC3    2   0.000   15.035
 807
 808     [ bonds ]
 809     ;  ai    aj funct    par_A  par_B
 810         1     2     2    gb_1   gb_26
 811         2     3     2    gb_17  gb_26
 812         3     4     2    gb_26  gb_26
 813         4     5     2    gb_26
 814
 815     [ pairs ]
 816     ;  ai    aj funct
 817         1     4     1
 818         2     5     1
 819
 820     [ angles ]
 821     ;  ai    aj    ak funct    par_A   par_B
 822         1     2     3     2    ga_11   ga_14
 823         2     3     4     2    ga_14   ga_14
 824         3     4     5     2    ga_14   ga_14
 825
 826     [ dihedrals ]
 827     ;  ai    aj    ak    al funct    par_A   par_B
 828         1     2     3     4     1    gd_12   gd_17
 829         2     3     4     5     1    gd_17   gd_17
 830
 831     [ system ]
 832     ; Name
 833     Propanol to Pentane
 834
 835     [ molecules ]
 836     ; Compound        #mols
 837     PropPent          200
 838
 839 Atoms that are not perturbed, ``PC2`` and
 840 ``PC3``, do not need B-state parameter specifications, since
 841 the B parameters will be copied from the A parameters. Bonded
 842 interactions between atoms that are not perturbed do not need B
 843 parameter specifications, as is the case for the last bond in the
 844 example topology. Topologies using the OPLS/AA force field need no
 845 bonded parameters at all, since both the A and B parameters are
 846 determined by the atom types. Non-bonded interactions involving one or
 847 two perturbed atoms use the free-energy perturbation functional forms.
 848 Non-bonded interactions between two non-perturbed atoms use the normal
 849 functional forms. This means that when, for instance, only the charge of
 850 a particle is perturbed, its Lennard-Jones interactions will also be
 851 affected when lambda is not equal to zero or one.
 852
 853 **Note** that this topology uses the GROMOS-96 force field, in which the
 854 bonded interactions are not determined by the atom types. The bonded
 855 interaction strings are converted by the C-preprocessor. The force-field
 856 parameter files contain lines like:
 857
 858 ::
 859
 860     #define gb_26       0.1530  7.1500e+06
 861
 862     #define gd_17     0.000       5.86          3
 863
 864 .. _constraintforce:
 865
 866 Constraint forces
 867 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
 868
 869 | The constraint force between two atoms in one molecule can be
 870   calculated with the free energy perturbation code by adding a
 871   constraint between the two atoms, with a different length in the A and
 872   B topology. When the B length is 1 nm longer than the A length and
 873   lambda is kept constant at zero, the derivative of the Hamiltonian
 874   with respect to lambda is the constraint force. For constraints
 875   between molecules, the pull code can be used, see sec. :ref:`pull`.
 876   Below is an example for calculating the constraint force at 0.7 nm
 877   between two methanes in water, by combining the two methanes into one
 878   “molecule.” **Note** that the definition of a “molecule” in |Gromacs|
 879   does not necessarily correspond to the chemical definition of a
 880   molecule. In |Gromacs|, a “molecule” can be defined as any group of
 881   atoms that one wishes to consider simultaneously. The added constraint
 882   is of function type 2, which means that it is not used for generating
 883   exclusions (see sec. :ref:`excl`). Note that the constraint free energy
 884   term is included in the derivative term, and is specifically included
 885   in the ``bonded-lambdas`` component. However, the free energy for changing
 886   constraints is *not* included in the potential energy differences used
 887   for BAR and MBAR, as this requires reevaluating the energy at each of
 888   the constraint components. This functionality is planned for later
 889   versions.
 890
 891 ::
 892
 893     ; Include force-field parameters
 894     #include "gromos43a1.ff/forcefield.itp"
 895
 896     [ moleculetype ]
 897     ; Name            nrexcl
 898     Methanes               1
 899
 900     [ atoms ]
 901     ; nr   type   resnr  residu   atom    cgnr     charge    mass
 902        1    CH4     1     CH4      C1       1          0    16.043
 903        2    CH4     1     CH4      C2       2          0    16.043
 904     [ constraints ]
 905     ;  ai    aj funct   length_A  length_B
 906         1     2     2        0.7       1.7
 907
 908     #include "gromos43a1.ff/spc.itp"
 909
 910     [ system ]
 911     ; Name
 912     Methanes in Water
 913
 914     [ molecules ]
 915     ; Compound        #mols
 916     Methanes              1
 917     SOL                2002
 918
 919 Coordinate file
 920 ~~~~~~~~~~~~~~~
 921
 922 Files with the :ref:`gro` file extension contain a molecular
 923 structure in GROMOS-87 format. A sample piece is included below:
 924
 925 ::
 926
 927     MD of 2 waters, reformat step, PA aug-91
 928         6
 929         1WATER  OW1    1   0.126   1.624   1.679  0.1227 -0.0580  0.0434
 930         1WATER  HW2    2   0.190   1.661   1.747  0.8085  0.3191 -0.7791
 931         1WATER  HW3    3   0.177   1.568   1.613 -0.9045 -2.6469  1.3180
 932         2WATER  OW1    4   1.275   0.053   0.622  0.2519  0.3140 -0.1734
 933         2WATER  HW2    5   1.337   0.002   0.680 -1.0641 -1.1349  0.0257
 934         2WATER  HW3    6   1.326   0.120   0.568  1.9427 -0.8216 -0.0244
 935        1.82060   1.82060   1.82060
 936
 937 This format is fixed, *i.e.* all columns are in a fixed position. If you
 938 want to read such a file in your own program without using the |Gromacs|
 939 libraries you can use the following formats:
 940
 941 **C-format:**
 942 ``“%5i%5s%5s%5i%8.3f%8.3f%8.3f%8.4f%8.4f%8.4f”``
 943
 944 Or to be more precise, with title *etc.* it looks like this:
 945
 946 ::
 947
 948       "%s\n", Title
 949       "%5d\n", natoms
 950       for (i=0; (i<natoms); i++) {
 951         "%5d%-5s%5s%5d%8.3f%8.3f%8.3f%8.4f%8.4f%8.4f\n",
 952           residuenr,residuename,atomname,atomnr,x,y,z,vx,vy,vz
 953       }
 954       "%10.5f%10.5f%10.5f%10.5f%10.5f%10.5f%10.5f%10.5f%10.5f\n",
 955         box[X][X],box[Y][Y],box[Z][Z],
 956         box[X][Y],box[X][Z],box[Y][X],box[Y][Z],box[Z][X],box[Z][Y]
 957
 958 **Fortran format:**
 959 ``(i5,2a5,i5,3f8.3,3f8.4)``
 960
 961 So ``confin.gro`` is the |Gromacs| coordinate file and is
 962 almost the same as the GROMOS-87 file (for GROMOS users: when used with
 963 ``ntx=7``). The only difference is the box for which |Gromacs|
 964 uses a tensor, not a vector.