Moltemplate曲线建链与指定交联

想让聚合物沿一条给定空间曲线排列，可先准备三列坐标，再用 genpoly_lt.py 把单体放到各个位置。需要在少数位置增加连接时，再用 genpoly_modify_lt.py。本篇给出13珠子曲线链和两条交联键的实际例子；它是约化单位谐键模型，不代表某种真实聚合物的参数或平衡构象。

1. 下载与流程#

下载控制点、LT模板、MOL2/PDB、真实结果及绘图脚本，保存为 example.zip：

python3 -m zipfile -e example.zip .
cd moltemplate-curve-import-tools

先查看已有结果：

bash show-reference.sh
cat curve-import-checks.csv
head -n 5 curve-geometry.csv

重新计算时，在新的解压目录提交：

sbatch job.slurm

CPU模板申请56核整节点，实际短示例单进程执行；分区维护时等待可用资源。在已分配资源中可用 bash run.sh。它依次生成曲线和LT、加入指定交联键、导入两种MOL2电荷、用LAMMPS读回四个模型，再提取PDB坐标并画图。重复整套流程请换新目录，避免覆盖已有 work/。

本例使用Moltemplate2.22.5/Python3.11，以及Intel oneAPI2024.2、Intel MPI/MKL构建的LAMMPS30Sep2026 CPU版；分析绘图通过 sisl/0.16.4 的Python完成。无需修改公共环境。

2. 六个控制点与十三个建模位置#

inputs/control.raw 每行一个控制点：

0 0 0
2 1 0
4 1.5 0.3
6 0.5 1
8 -1 0.7
10 0 0

使用随包脚本把曲线重采样为13个位置：

source ./env.sh
mkdir customer-curve
python interpolate-curve-checked.py 13 1.0 0.5 < inputs/control.raw > customer-curve/curve.raw
head -n 4 customer-curve/curve.raw

三个参数依次是输出点数、缩放系数和参数化指数。控制点决定形状，生成点是单体的位置。按曲线参数等间隔，不保证相邻单体的物理距离相同，后面还需检查键长并进行适合自己体系的几何优化。

**当前版本的用法说明：**本例不直接使用未适配的 interpolate_curve.py。安装的2.22.5在这组非等距弯曲控制点上，内部三对角求解器的下标处理会使结果偏离标准自然三次样条。interpolate-curve-checked.py 继续调用同一原生模块的参数读取与曲线计算，只在本进程内修正求解器；它核对源码版本，公共安装不变。独立SciPy自然三次样条与随包脚本的全部13个结果一致。更换软件版本后脚本会拒绝运行，需先检查版本，不能删除版本保护后盲目使用。

3. 沿曲线生成单体和骨架键#

本例单体 Bead 只有一个质量为1的珠子，原子变量名为 site。骨架谐键K=100、平衡键长1.3；交联键K=5、平衡键长2.6。完整力场：

ChainFF {
 write_once("In Init") {
  units lj
  atom_style full
  pair_style zero 4.0
  bond_style harmonic
 }
 write_once("Data Masses") {
  @atom:bead 1.0
 }
 write_once("In Settings") {
  pair_coeff * *
  bond_coeff @bond:link 100.0 1.3
  bond_coeff @bond:cross 5.0 2.6
 }
 write_once("Data Bonds By Type") {
  @bond:link @atom:bead @atom:bead
 }
}

下面实际调用原生建链工具：

source ./env.sh
cp inputs/chainff.lt inputs/bead.lt inputs/check0.in customer-curve/
cp inputs/curve-system.lt customer-curve/system.lt
cd customer-curve
genpoly_lt.py -polymer-name CurvedChain -inherits ChainFF -monomer-name Bead   -header 'import "bead.lt"' -bond link site site < curve.raw > polymer.lt
moltemplate.sh system.lt
grep -E 'atoms$|bonds$' system.data

-bond link site site 把相邻单体的site原子用link类型连接。-inherits ChainFF 使聚合物中的类型名与力场定义对应，不可省略。本例得到13个珠子、12条骨架键。对于有多个原子的真实单体，原子的局部方向和旋转设置也会影响构象，不能只替换单体名字就认为结构合理。

4. 只在指定位置增加交联#

位置文件 inputs/locations.txt 内容为3和8。工具的单体下标从0开始，所以分别指第4和第9个单体。相对下标0和2表示把当前位置与其后第二个单体连接：

source ./env.sh
cp inputs/locations.txt customer-curve/
cd customer-curve
genpoly_modify_lt.py -polymer-name CurvedChain -length 13 -locations locations.txt   -bond cross site site 0 2 >> polymer.lt
moltemplate.sh system.lt
lmp -var datafile system.data -var dumpfile customer-forces.dump -in check0.in -log customer-check0.log

本例新键为珠子4–6和9–11，总键数从12增加到14。这里明确追加到同一LT对象，再重新生成LAMMPS输入。不要重复执行追加命令，否则可能叠加修改；若要换位置，回到新的副本重新生成基础LT再修改。

5. 实际结果与后续操作#

势能是未优化结构在 run 0 下的实际结果。全部坐标、连接、质量、电荷、谐键力和能量均按对应输入核对。加入交联会改变力和能量，但本例没有做MD或能量最小化，不能用上表判断交联体系的稳定性或真实力学性质。

实际使用顺序建议是：确认单体和力场 → 准备目标曲线 → 生成结构 → 核对键与周期边界 → 做适当优化和平衡 → 再开展生产模拟。曲线、交联位置和力场参数都应由自己的材料模型决定。

继续阅读：MOL2导入与PDB坐标整理。官方说明：genpoly_lt、genpoly_modify_lt。