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mgqqlwq

铜虫 (著名写手)

[求助] 求教我的二氧化硅体系的弛豫应该采用nvt系综还是npt系综 已有3人参与

我用VMD建立了SiO2的盒子,LAMMPS里面三个边界都选为周期性的,初始化和定义力场之后,利用minimize和npt(或者nvt)系综对体系进行弛豫,in文件如下,区别是一种采用nvt系综而另一种采用npt系综,根据结果来看两种弛豫的主要区别在于100000步之后的压力区别比较大。本人小白有两个问题求教一下各位模拟的大神和坛友。
1. minimize应该是在0K下的结构最优化吗?velocity create之后体系原子的温度已经是300K了,这时候做最小化是否合理?
2. 采用nvt系综100000步之后的thermo信息是:
Step Temp E_pair E_mol TotEng Press
100000    299.99624   -1786635.5            0   -1776212.1    38516.104
而采用npt系综的thermo信息是:
Step Temp E_pair E_mol TotEng Press Volume
100000    300.35095   -1789725.2            0   -1779289.5   -126.32433    4191230.7
从结果看主要的区别是压力值差别非常大。请问对体系弛豫的时候应该采用哪一种系综呢?

我对minimize命令和系综的使用概念还不是很清楚,还请各位模拟高手多多指导和帮助。


我的in文件如下:
echo            both
variable        T equal 300
units           metal
dimension       3
boundary        p p p
atom_style      full
read_data       silicondioxide.data
pair_style      tersoff
pair_coeff      * * SiO.tersoff O Si
timestep        0.001
thermo          10
velocity        all create $T 38168 rot yes mom yes dist gaussian

dump            1 all custom 1000 dump.silicondioxide.minimize id type x y z  
min_style       cg
minimize        0 0 100000 100000
reset_timestep  0
undump          1

dump            2 all custom 5000 dump.silicondioxide.nvt id type x y z
fix             nvt_relax all nvt temp $T $T 0.1 drag 0.2
#fix          npt_relax all npt temp $T $T 0.1 iso 0 0 1 drag 0.2   #两种方法的区别是另一种采用NPT系综
run             100000
unfix           nvt_relax
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brucefan

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【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与,应助指数 +1
mgqqlwq: 金币+10, ★★★很有帮助 2018-01-06 16:54:44
去看书,搞明白什么是NPT系综和控压算法,什么时候用它。能量最小化没有用速度信息,所以初始速度对能量最小化没影响。

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
7楼2018-01-06 15:43:24
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brucefan

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【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
mgqqlwq: 金币+10, ★★★很有帮助 2018-01-06 23:16:21
引用回帖:
9楼: Originally posted by mgqqlwq at 2018-01-06 16:54:26
非常感谢大神!书有看过一些,但是可能我理解能力有限还没有完全理解,感觉都是公式,和实际应用联系的不好。请问关于系综和控压算法这一部分,您有没有推荐的书和章节,我再有针对性的看一看。...

我的科学网博客中推荐了Tucketman的书。这不是给菜鸟看的,但只有这本书讲清楚了。我的网名是brucefan1983

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
10楼2018-01-06 17:49:10
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brucefan

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【答案】应助回帖

引用回帖:
10楼: Originally posted by brucefan at 2018-01-06 17:49:10
我的科学网博客中推荐了Tucketman的书。这不是给菜鸟看的,但只有这本书讲清楚了。我的网名是brucefan1983
...

写错字了,是Tuckerman。

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
11楼2018-01-06 17:49:59
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brucefan

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【答案】应助回帖

如果你还有本贴的疑问,就说明书还没读好。这是MD中最基本的技术之一。控压就是将体系的压强控制到目标压强附近涨落,以此自动得到合适的密度或者说盒子大小。很多人肤浅地认为用NPT系综就相当于温度压强不变,都是没读好书的结果。

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12楼2018-01-06 17:56:31
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brucefan

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【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
mgqqlwq: 金币+20, ★★★★★最佳答案 2018-01-07 10:28:24
引用回帖:
13楼: Originally posted by mgqqlwq at 2018-01-06 23:15:58
看了您很多的博客文章,原来是南京大学的校友学长,非常感谢您的分享!不过您也说了,菜鸟可能一时还无法完全理解,能不能麻烦学长就我的这个问题给点具体的指导呢?周期性边界条件的话一般应该采用npt系综是吗?因 ...

用什么系综,取决于研究目的。一般情况下,我们都是对某个或某些具体的压强和温度下系统的性质感兴趣,所以我们就要用相应的算法得到这样的状态。如果用NVT系综,系统盒子是固定不变的。那么,待体系充分平衡之后,系统的压强可能是你想要的,也可能不是你要的。一般只有提前知道系统的晶格常数或者密度时才不用NPT来平衡。否则,一般都是要用NPT来平衡,得到你想要的压强和温度(这叫做目标压强和温度)。至于你问压强要取多少,那是你自己设定的,对应你想研究的状态,别人怎么知道你到底要研究什么压强下的性质?如果你研究未被拉伸或压缩的体系,那就取零好了。拉伸的和压缩的分别对应负的和正的压强(有的程序的约定相反)。有时还采用各项异性压强,那也是依研究目标而定。最后,不要光看屏幕输出的最后一个数值。在MD中任何量都要看其统计平均和时间演化。

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14楼2018-01-07 03:54:42
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brucefan

专家顾问 (著名写手)

用周期边界不一定就是零压状态。相反,用自由边界条件往往对应零压状态。用了周期边界才可以控压,因为此时调整盒子大小才会改变压强,起到控压的作用。你需要了解如何计算位力,以及周期边界的物理意义。我无法用几句话与你说清。这些东西在MD教科书一中可能不会明显说出来,但属于那种"物理常识"。

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16楼2018-01-07 14:46:33
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brucefan

专家顾问 (著名写手)

用周期边界可以实现任何压强。例如,要模拟高压环境,就可以用周期边界并将目标压强设置为一个高压,例如50GPa。如果一开始的盒子对应零压状态,那么在NPT平衡过程中,盒子就会慢慢缩小,压强就会慢慢增大,直到趋于目标压强。不同的算法和参数给出的定量结果不一样,但大致趋势都是一样。所以你的理解有误,需要更正。最好读基本英文的MD书中的系综算法部分。

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17楼2018-01-07 14:52:19
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brucefan

专家顾问 (著名写手)

引用回帖:
18楼: Originally posted by mgqqlwq at 2018-01-07 21:21:58
谢谢您耐心的解答!对我非常有帮助,看来我非常需要再好好学习一下基本的原理。不好意思,再请教您一个问题,我看您博客里推荐了《Molecular-dynamics-simulation-elementary-methods》这本书,作为基础书籍您是不 ...

这两本都很好。最好的两本。

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22楼2018-01-08 14:36:58
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