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[交流]
在VNL中導(dǎo)入LAMMPS軌跡文件
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[img][/img]簡介 使用VNL您可以導(dǎo)入、可視化和分析由其他多種模擬代碼（如VASP，Quantum ESPRESSO等等）產(chǎn)生的輸出文件。也可以導(dǎo)入由LAMMPS產(chǎn)生的經(jīng)典分子動(dòng)力學(xué)軌跡文件，并且通過Movie Tool、3D Viewer和MD Analyzer等工具進(jìn)一步分析您的模擬結(jié)果。 LAMMPS是一個(gè)經(jīng)典分子動(dòng)力學(xué)代碼，輸出的分子動(dòng)力學(xué)軌跡格式可以非常靈活[Pli95]，大部分的輸出文件為文本文件。將LAMMPS軌跡導(dǎo)入VNL有兩種選擇： 導(dǎo)入為Trajectory對象，僅可以用3D Viewer可視化和拖拽入Builder； 導(dǎo)入為MDTrajectory，可以進(jìn)一步使用Movie Tool或者M(jìn)DAnalyzer進(jìn)行分析。 為了完整的使用VNL的MD分析功能，在進(jìn)行LAMMPS模擬的時(shí)候，您需要遵守一些小的規(guī)則（在本教程中會(huì)說明）。 您想學(xué)到如何將LAMMPS模擬軌跡文件導(dǎo)入Virtual Nanolab和如何使用可視化和分析工具，以及如何建立基于輸入構(gòu)象的進(jìn)一步模擬的輸入文件。 準(zhǔn)備LAMMPS腳本 LAMMPS模擬是由輸入腳本控制的，所有的模擬參數(shù)列在輸入腳本中。輸出軌跡文件是通過 dump 命令來詳列的。VNL目前能夠閱讀寫成 atom或者 custom模式的軌跡文件。對于VNL來講，軌跡文件的擴(kuò)展名不需要是某一明確的類型，只要和其他沒有沖突就好。 （1） 導(dǎo)入為基本的Trajectory格式 只需選定atom格式，額外的指定就不需要了。命令也會(huì)變得非常簡單，例如： dump d_trajectory all atom 100 trajectory.dat 它會(huì)每100步將所有原子的坐標(biāo)寫入trajectory.dat 文件。atom模式不寫入速度，這樣得到的軌跡文件不能導(dǎo)入為MDTrajectory，僅可以導(dǎo)入為Trajecto ry對象。 （2）要導(dǎo)入為MDTrajectory對象格式，除了原子坐標(biāo)之外，如果要作為MDTrajectory，軌跡文件還需要寫入原子速度，這可以通過這條命令實(shí)現(xiàn)： dump d_trajectory all custom 100 trajectory.dat id type x y z vx vy vz MDTrajectory對象還需要提取出勢能數(shù)據(jù)。這些可以從模擬過程中創(chuàng)建的log文件中的熱力學(xué)輸出中讀取。為此，LAMMPS中的熱力學(xué)輸出一定要和軌跡文件輸出頻率同步。您可以通過關(guān)鍵詞 thermo 來指定這個(gè)輸出的頻率。而且您必須確保勢能在熱力學(xué)輸出文件中列出，這可以通過使用 thermo_style 關(guān)鍵詞來選擇。典型例子如下（與上面的軌跡dump命令一致）: thermo 100 thermo_style custom step temp pe etotal press 這里pe指出勢能將被寫入log文件。 如果滿足了以上所有要求，VNL可以將軌跡文件作為MDTrajectory來讀取。 說明： 在LAMMPS custom格式允許你去明確地設(shè)定記錄哪些量。與VNL一致的是，至少type, index和坐標(biāo)（x,y,z,或者 xs,ys,zs）需要在軌跡文件中列出。 運(yùn)行LAMMPS LAMMPS提供格式明確的輸出文件和初始結(jié)構(gòu)，VNL首先直接讀取包含了所有計(jì)算設(shè)置的log文件。基于log文件中的信息，才會(huì)進(jìn)一步讀取輸出文件和其他的輸入文件。所以您需要確保LAMMPS正確輸出log文件，這可以在運(yùn)行LAMMPS的命令行中加入-log選項(xiàng)來指定log文件輸出： lmp_serial -in in.settings -log log_simulation_1.lammps 注意： 您一定要使用以.lammps結(jié)尾的文件名，因?yàn)橹挥羞@種擴(kuò)展名才能被VNL識(shí)別為LAMMPS的log文件。如果您是從一個(gè)獨(dú)立的文件（典型的由data.*開始的）讀入的輸入結(jié)構(gòu)，也需要保證這個(gè)文件在您的當(dāng)前目錄中，因?yàn)閂NL要從這個(gè)文件中讀取原子量。 導(dǎo)入VNL 如果您按照先前的段落操作，在LAMMPS模擬之后，軌跡對象應(yīng)該直接出現(xiàn)在VNL的LabFloor中。軌跡對象將會(huì)按照log文件命名（不含擴(kuò)展名）。log_simulation_1.lammps文件導(dǎo)入后的對象將會(huì)被命名為log_simulation_1。如果您點(diǎn)擊它的圖標(biāo)，將會(huì)在右手邊的側(cè)欄中看到哪些分析插件工具可以用于您的軌跡對象。對于一個(gè)MDTrajectory您可以使用Viewer、Movie Tool和MDAnalyzer。對于常規(guī)的Trajectory，您只能使用Viewer。 在接下來的例子里，一個(gè)硅晶體在0壓力下，在200ps時(shí)間內(nèi)溫度由300K線性上升到3000K，從而融化。硅原子之間的相互作用使用Stillinger-Weber勢函數(shù)描述。最終得到的LAMMPS軌跡文件將會(huì)展現(xiàn)在LabFloor中，并使用Movie Tool進(jìn)行可視化。  注釋： LAMMPS模擬有時(shí)被用于無量綱單元中的體系，這可以通過關(guān)鍵詞units lj和一般的原子類型來實(shí)現(xiàn)。這些軌跡文件也可以導(dǎo)入VNL。但是因?yàn)闆]有與速度和能量相關(guān)的物理單位，軌跡文件將會(huì)被按照基本的Trajectory形式導(dǎo)入。下面的例子展示了在一個(gè)由一般的Lennard-Jones原子構(gòu)成的二維系統(tǒng)中裂縫的初始和增大。 點(diǎn)擊查看動(dòng)圖  處理LAMMPS軌跡文件 如果您將LAMMPS的軌跡文件導(dǎo)入VNL LabFloor，您當(dāng)然能夠單獨(dú)提取某個(gè)結(jié)構(gòu)，并做進(jìn)一步分析或者使用VNL和ATK計(jì)算。下面的例子向您展示了如何計(jì)算已經(jīng)用LAMMPS模擬過的多晶體銅的結(jié)構(gòu)。如果您想學(xué)習(xí)在VNL-ATK中產(chǎn)生和模擬多晶體結(jié)構(gòu)，可以參考手冊 模擬多晶體銅的蠕變實(shí)驗(yàn)。 用Movie Tool打開LAMMPS軌跡文件。切換至想要的結(jié)構(gòu)，比如最后的一個(gè)結(jié)構(gòu)，并且使用Movie Tool窗口中右下角的 按鈕將這個(gè)結(jié)構(gòu)發(fā)送給 Script Generator 。 在Script Generator中，添加 Analysis 中LocalStructure 塊。通過雙擊打開塊，選著合適的文件名，例如Polycrystal_local_structure.nc，不要勾選 Print的框（這個(gè)結(jié)構(gòu)非常大，如果選擇將會(huì)生成很大的文本輸出），并且點(diǎn)擊OK來關(guān)閉 LocalStructure設(shè)置。 使用Job Manager來運(yùn)行計(jì)算。  在計(jì)算完成之后，當(dāng)前的結(jié)構(gòu)文件將會(huì)出現(xiàn)在LabFloor中。 局域結(jié)構(gòu)分析（LocalStructure） 在Viewer中打開它并在Viewer的面板欄中找到Local Structure插件。點(diǎn)開它您將獲得當(dāng)前晶體結(jié)構(gòu)的表單。在這個(gè)例子中，我們可以高亮顯示多晶體的晶界結(jié)構(gòu): 選擇除了FCC之外所有的結(jié)構(gòu)類型，F(xiàn)CC是在硅晶粒中原始的晶體結(jié)構(gòu)。 點(diǎn)擊 Properties 插件用于打開屬性界面。在 Atoms 標(biāo)簽里變化選擇原子的顏色，例如白色，用于區(qū)別這些原子與晶粒原子。 另外您可以點(diǎn)擊 Ball，用于關(guān)閉晶界內(nèi)部的鍵顯示。這樣可以增加多晶體的透明效果。 關(guān)閉Properties窗口將激活您作的改變，并且晶界也變得清晰可見。  進(jìn)一步進(jìn)行其他計(jì)算 除了當(dāng)前結(jié)構(gòu)分析，您還能夠進(jìn)行其他模擬，例如使用ATK-DFT引擎對提取的某個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行密度泛函計(jì)算：這只需要在Script Generator中加入 New Calculator 塊 ，這為您的經(jīng)典的LAMMPS模擬提供量子力學(xué)計(jì)算接口。 參考文獻(xiàn) [Pli95] Steve Plimpton. Fast parallel algorithms for short-range molecular dynamics. Journal of Computational Physics, 117(1):1 – 19, 1995. doi:10.1006/jcph.1995.1039. 鏈接：LAMMPS網(wǎng)站LAMMPS網(wǎng)站[swf][/swf] 鏈接：LAMMPS官方手冊LAMMPS官方手冊 閱讀原文：www.fermitech.com.cn 費(fèi)米wiki |
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 分子動(dòng)力學(xué)模擬 |
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