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jianjunjiang

铁杆木虫 (正式写手)

[求助] 如何计算均方位移(MSD)中原子在不同时刻的位移差

各位大侠:
     在计算均方位移(MSD)时,要计算出不同时刻某个粒子的位移(比如说ri(t)-ri(0)),ri(t)和ri(0)是粒子在不同时刻的位置,
请问这种情况下,是不是也要利用最小镜像原理计算出ri(t)-ri(0)相应模的最小值。(请注意,不同时刻模拟盒子的大小不一样)
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jianjunjiang

铁杆木虫 (正式写手)

引用回帖:
2楼: Originally posted by brucefan at 2016-07-31 23:11:09
"有一点要特别注意的是,在模拟流体(气体和液体)时,要定义两套坐标,对其中一套坐标施加一个周期边界条件(即每当某个粒子跑出模拟盒子,就把它拉回来;对于固体,这是没有必要的),对另一套坐标不用施加周 ...

多谢您专业的答复!谢谢!
3楼2016-07-31 23:23:53
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brucefan

专家顾问 (著名写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
感谢参与,应助指数 +1
jianjunjiang: 金币+5, ★★★★★最佳答案 2016-07-31 23:23:51
"有一点要特别注意的是,在模拟流体(气体和液体)时,要定义两套坐标,对其中一套坐标施加一个周期边界条件(即每当某个粒子跑出模拟盒子,就把它拉回来;对于固体,这是没有必要的),对另一套坐标不用施加周期边界条件(即不用将跑出盒子的粒子拉回盒子,而是任其自由跑动,即允许体系“扩散”)。求力的时候,一定要用那套施加了周期边界条件的坐标(不然求的力是不对的);而计算MSD时,则用那套没有施加周期边界条件的坐标(不然计算的MSD是错的)。"

上面一段话取自于我的博文(详见我的名为《用分子动力学模拟计算扩散系数》的博文:http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=3102863&do=blog&id=991891)。我的博文中提供了完整的C语言源代码、matlab后处理脚本、以及算例。

再回到你的问题“ 在计算均方位移(MSD)时,要计算出不同时刻某个粒子的位移(比如说ri(t)-ri(0)),ri(t)和ri(0)是粒子在不同时刻的位置,
请问这种情况下,是不是也要利用最小镜像原理计算出ri(t)-ri(0)相应模的最小值。(请注意,不同时刻模拟盒子的大小不一样)”

答案是:不需要,因为为计算MSD所保存的坐标是“自由”坐标,不需要施加周期边界条件的。
2楼2016-07-31 23:11:09
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jianjunjiang

铁杆木虫 (正式写手)

引用回帖:
2楼: Originally posted by brucefan at 2016-07-31 23:11:09
"有一点要特别注意的是,在模拟流体(气体和液体)时,要定义两套坐标,对其中一套坐标施加一个周期边界条件(即每当某个粒子跑出模拟盒子,就把它拉回来;对于固体,这是没有必要的),对另一套坐标不用施加周 ...

不过我还有个问题,假设我们要计算两个氢原子中心的MSD(为了简单起见,只考虑x方向),假设t=0时,两个氢原子坐标是0.1L和0.9L(L为t=0时的盒子在x方向长度),那么t=0他们的中心坐标为(0.1L+L+0.9L)/2=L或者(0.9L-L+0.1L)/2=0,经过dt时间后,假设两个氢原子坐标是0.2L和0.3L(为了简单起见,假设盒子长度不变),那么此时两个氢原子中心坐标为0.25L。现在问题就出现了,这两个时刻(t=0和t=dt)氢原子中心坐标的位移是0.25L-L还是0.25L-0呢?
期待您的答复,谢谢!
4楼2016-07-31 23:37:12
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brucefan

专家顾问 (著名写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★
jianjunjiang: 金币+3, ★★★很有帮助 2016-08-01 08:14:10
你还是没有明白我讲的要点。在计算这种距离时,要用一套新的坐标。这套新的坐标是不对其作周期边界条件束缚的。如果用这样的坐标,就不会出现水分子中两个氢原子坐标一个在0.1一个在0.9的情形。你要想象,有两套坐标,一套是用来计算力的,一套是单独用来计算均方位移的。你去把我给的代码看明白就会清楚些。

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
5楼2016-08-01 03:29:41
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