MSD 与扩散系数（Diffusion Coefficient）绘图工具
MSD 与扩散系数（Diffusion Coefficient）绘图工具msd · Trajectory Dynamics
概述
均方位移 MSD（mean square displacement）是输运性质的标准度量：粒子位移平方的时间平均，在扩散区随时间线性增长，斜率与扩散系数 D 由 Einstein 关式联系——三维体系 MSD = 6Dt。水在 298 K 的 D ≈ 2.3–3.0 × 10⁻⁵ cm²/s（即 ~0.03 nm²/ps ×10 量级换算），是校验水模型与模拟设置的经典基准。
本工具解析 gmx msd 输出的 MSD–时间曲线，内置 Einstein 线性拟合：拟合区间（默认 10%–90% 时间段）与开关可调，拟合直线与 D 值自动叠加在图上（与 MDAnalysis 的 EinsteinMSD 同款输出风格）。多分子/多体系曲线可叠画对比。
输入数据格式
| 格式 | 说明 |
|---|---|
| GROMACS .xvg | gmx msd 输出：时间 + MSD (nm²) |
| 拟合设置 | 线性拟合开关 + 拟合区间起止 (%) 可调 |
| 兼容格式 | .xvg / .txt / .csv / .zip |
结果解读
读 MSD 曲线先分区：短时（ 三维用 6Dt、二维（膜内运动）用 4Dt：本工具默认三维口径，膜体系应单独用二维分量（gmx msd -lateral）计算，勿混用。蛋白质体系还需区分整体平移扩散与内残基扩散——拟合前先确认是否去除了整体运动（-molCOM 等口径）。
使用步骤
- 运行
gmx msd（选择水/配体/蛋白组）。 - 拖入 .xvg；或一键载入示例看拟合效果。
- 在“扩散系数拟合”面板调整拟合区间（默认 10%–90%）。
- 读图上 D 标注，导出 600 dpi PNG / 矢量 PDF。
所有解析与渲染均在浏览器本地完成：上传入口就是文件选择器本身，数据不经过任何服务器， 断网环境同样可用。可以先用本页工作台的“一键载入示例数据”体验全流程，再换自己的模拟输出。
常见问题
扩散系数 D 的单位怎么换算？
GROMACS 直接给 nm²/ps；换算 cm²/s 乘以 10⁻²（1 nm²/ps = 10⁻² cm²/s）。例：0.03 nm²/ps = 3×10⁻⁴ cm²/s。常见错误是把 nm²/ps 直接当 10⁻⁴ 用，差一个数量级。
拟合区间选在哪里最合适？
避开弹道区与统计噪声大的尾段，通常取时间轴 10%–80% 的线性段。判断标准：残差无系统性弯曲。短时间拟合（<10% 时间）几乎必然高估 D。
为什么我算的水 D 偏低？
三大常见原因：有限尺寸效应（未做 Yeh–Hummer 校正，低 10–25%）、拟合区间落在亚扩散段、水模型本身（SPC 偏低、TIP3P 偏高是已知特性）。先对 2.3–3.0×10⁻⁵ cm²/s 基准校准流程，再谈体系结论。
