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he66yuan88

金虫 (正式写手)

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[交流] 【求助】一个最最初级的问题：晶格中的原子坐标（篇幅有点长，请见谅，请耐心）已有2人参与

一个最最初级的问题：晶格中的原子坐标
数据取自于LAMMPS中的例子：GayBerne ellipsoids in LJ background fluid
路径是：lammps-17Feb11/examples/ellipse/log.ellipse.gayberne.10Sep10.linux.1
此例是一个GayBerne ellipsoids势，椭圆体原子，npt系综问题。
计算之后，log文件的前几行为：
units       lj
atom_style ellipsoid
dimension 2

lattice       sq 0.02 ######
Lattice spacing in x,y,z = 7.07107 7.07107 7.07107 #####
region       box block 0 20 0 20 -0.5 0.5 #####
create_box 2 box
Created orthogonal box = (0 0 -3.53553) to (141.421 141.421 3.53553)
  1 by 1 by 1 processor grid
create_atoms 1 box
Created 400 atoms
其中用#####标识的三行描述了晶格的构造
lattice       sq 0.02 ###### 给出了2d的正方形晶格，basis atom在正方形的左下角，约化的数密度rho*=0.02
region       box block 0 20 0 20 -0.5 0.5 ##### 给出了晶格（box）的原点(0,0,0),及box的尺寸：20，20，1
Lattice spacing in x,y,z = 7.07107 7.07107 7.07107 #####是计算之后的晶格
那么，我的问题是：定义的和计算后得到的晶格似乎不合？我的理由是：
首先，对原子总数：假如一个20*20的正方形每0.02的约化距离一个原子的话，应该是100*100=10000个原子，这样与400不合
或者按照约画数密度的定义：rho*=N/L^3=0.02，又因为z方向厚度为1，所以求出的原子总数为8，也与400不合
如果，按照一个单位sigma一个原子的话，对于20*20的正方形的话，那就刚好是400个原子，但问题是这样就与约化数密度rho*=0.02不合
其次，计算之后x,y,z = 7.07107 7.07107 7.07107，怎么看，我都看不出来，这个晶格矢量与b0x的尺寸20,20,1有什么关系
以上便是关于原子坐标最最初级的问题。
还有一个问题也是关于原子坐标的：
根据自己所学力学的观点，只要构型确定（即运动学描述），加上力场确定（即动力学描述），一切相关的量即确定。
那么原子偏离原始晶格的尺寸以和外部边界平衡，假如这种偏离造成晶胞变化，比如从正交晶系变为斜晶系，那么这种偏离在npt/nph系综
下为多大才是被允许的，怎样描述这样变化呢？这是否就是产生了相变？
以上都是一些很基本的问题，由于自己非物理专业的，请高手们解答。谢谢

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1楼 2011-03-06 20:49:21

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老虎大王

木虫 (著名写手)

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ghcacj(金币+10, 模拟EPI+1): 精彩答疑，支持 2011-03-07 15:46:45

你大概没有理解 lattice和region 这两个命令的意思。或者也可能没有很好地理解约化密度的概念，或者没有仔细阅读说明书。

我们看看说明书，Lattice的解释，有这么一段：
Lattices of style sq and sq2 are 2d lattices that define a square unit cell with edge length = 1.0. This means a1 = 1 0 0 and a2 = 0 1 0. A sq lattice has 1 basis atom at the lower-left corner of the square. A sq2 lattice has 2 basis atoms, one at the corner and one at the center of the square. 。。。。

上一段是说， Lattice sq这个命令，生成二维的方形晶格元胞，其元胞边长为1.0。对于sq 晶格，它的元胞里有一个原子，位于方形晶胞的左下角。

再往下看，有这一段，解释后边的scale这个数字：
For unit style lj, the scale argument is the Lennard-Jones reduced density, typically written as rho*. LAMMPS converts this value into the multiplicative factor via the formula "factor^dim = rho/rho*", where rho = N/V with V = the volume of the lattice unit cell and N = the number of basis atoms in the unit cell (described below), and dim = 2 or 3 for the dimensionality of the simulation. Effectively, this means that if LJ particles of size sigma = 1.0 are used in the simulation, the lattice of particles will be at the desired reduced density.

看清红字表示的公式。你现在是二维的晶格，dim=2，rho*=0.02是你输入的。rho=N/V, N是元胞中的basis原子数，上面说了，是一个，N=1，V是元胞体积，上面也说了，生成的是边长为1.0的方形元胞，所以有V=1.0，一算就知道了，标定因子factor=sqrt(50)=7.07107。

region box block 0 20 0 20 -0.5 0.5
这个意思是生成20*20的格子，你现在一个元胞里有一个原子，20*20的晶格里面多少原子？400个。

至于后边关于相变的疑问，我还没有能够理解清楚你的问题。不大好回答。

[ Last edited by 老虎大王 on 2011-3-7 at 14:10 ]