三点水模型: H-O-H

SPC: 冰四面体几何结构

  • SPC/E: SPC考虑有效成对(pair)相互作用
  • SPC/Eb: 改善平移、旋转扩散系数
  • SPC/Fd: 考虑分子柔性，即键O-H/H-H伸缩、角H-O-H转动势能
  • SPC/Fw: 考虑分子柔性，即键O-H伸缩、角H-O-H转动势能；键长键角不同于SPC
  • SPC/ε: 改善介电常数
  • SPC-FQ: fluctuating charge (fluc-q)，原子位点上的点电荷可以响应环境而波动

TIP3P: 气相水几何结构

  • TIP3P/Fw: 考虑质子传输，被视为考虑了水分子柔性，部分文章称其为TIP3P/Fs
  • TIP3P-Ew: 优化静电相互作用的Ewald求和方法
  • TIP3P-FB: 类似于机器学习，通过最终的性质(液体、多个冰相、从头算)优化分子的结构参数，FB为ForceBalance
  • TIP3P-ST: 与FB同源，加入了液体表面张力(Surface Tension)，
  • TIPS3P: 考虑H的范德华相互作用(如无特殊说明，模型均未考虑)

其他系列

  • CVFF: 是一套力场参数，其中水模型几何结构与TIP3P相近，LJ参数与SPC相近，柔性略小于SPC/Fw和TIP3P/Fw，注意，其力场中对HW使用了更小的半径
  • CVFF(cm): CVFF的改进版，对O-H引入交叉项和Morse势能
  • PCFF: 是一套力场参数，其中水模
  • 型几何结构与TIP3P相近，O的LJ项变化较大(相较于SPC、TIP3P)，引入了H的LJ项
  • COMPASS:是一套力场参数，其中水模型几何结构与TIP3P相近，O的LJ项变化较大，引入了H的LJ项
  • FBA/ε: Flexible Bond and Angle，柔性键角模型，各结构参数变化较大；改善介电常数
  • H2O-DC: 优化介电常数，其结构更接近TIP3P，但作者并没有命名为TIP3P-DC
  • SPC-DC: 优化介电常数，其结构更接近SPC
  • F3C:；Flexible 3-Centered，引入H的LJ项
  • OPC3: 3-point Optimal Point Charge，OPC的三点模型，移除了虚拟位点，参考OPC；从参数值上看，与SPC/ε差不多
  • OPC3-pol: OPC3的可极化模型，M和O都带电荷，增加了M与O的力常数；允许4fs步长MD

四点水模型: H-O(M)-H

TIP4P

  • TIP4P: 在三点水模型中，将O的负电荷M分离出来，放置在分子质心，且电荷数值不同于TIP3P；优化了结构性质
  • TIP4P-Ew: 优化静电相互作用的Ewald求和方法
  • TIP4P/2005: TIP4P重参数化，拟合更宽温度、压力范围的性质数值
  • TIP4P/Ice：专门优化了冰的性质，但其他性质并没有恶化
  • TIP4P/2005f: 在TIP4P/2005基础上考虑了柔性，且使用Morse势能描述O-H键
  • TIP4P-D: 优化色散相互作用(即C12项)
  • TIP4P-FB: FB系列
  • TIP4P-ST: ST系列
  • TIP4P/ε: 优化介电常数
  • TIP4P-FQ: FQ系列

OPC

  • OPC: 优化点电荷分布；被视为最优四点模型]

其他

  • SWM4-DP: Drude极性简单水模型，引入Drude位点，对D-O引入Drude谐振子，使氧负电荷可移动；注意M与H电荷平衡，D与M重合并额外带电与O平衡；O带负电
  • SWM4-NDP: 同SWM4-DP，O带正电

五点水模型: H-O(L)(L)-H

TIP5P

  • TIP5P: 在三点水模型上，在O附近加入两个孤对电子L；复现-37~100 ℃、1~10000 atm水的密度
  • TIP5P-2018: 改善等温压缩性

部分性能测试

时间分布图

三点 四点 五点
1981 SPC
1983 TIP3P TIP4P
1985 TIPS3P
1987 SPC/E
SPC/Fd
1988 CVFF*, CVFF(cm)*
1994 SPC/FQ PCFF* TIP4P-FQ
1997 F3C
1998 COMPASS*
TIP3P-Fw
2000 TIP5P
2003 SWM4-DP
2004 TIP3P-Ew
2005 TIP4P/2005
TIP3P/Ice
2006 SPC/Fw SWM4-NDP
2011 TIP4P/2005f
2012 SPC-DC H2O-DC
2014 TIP3P-FB OPC TIP4P-FB
TIP4P/ε
2015 SPC/ε TIP4P-D
2016 OPC3
2018 TIP5P-2018
2019 TIPSP-ST TIP4P-ST
2020 FBA
2022 OPC-pol

参数表

参考文献