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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 分子模拟 » 专家会诊 » MD如何 计算获得DOS图谱
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dreamfly_ykf

木虫 (正式写手)

[求助] MD如何 计算获得DOS图谱

请教各位如何通过MD模拟获得DOS图谱，有的文献提到模拟获得VFC，然后通过傅里叶转换，获得图谱。是在不知道如何转换。一般软件都可以获得VFC的图，但是如何转换获得DOS与实验匹配呢，请大家指教
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自古明王圣帝，犹须勤学，况凡庶乎！
1楼 2015-10-09 16:00:44
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manutdhk

木虫 (小有名气)
文献说的是对的，但不是VCF，是velocity auto-correlation function,简称VAFC。
具体做法如下，以单元素为例，如BCC 钨。
1. 先用MD把结构升温到某个温度，如10K，让体系达到热平衡。
2. 记录下来平衡后每个原子的速度，如vi
3. 热平衡后，继续运行MD过程N步，（每步的时间步长为t，则总的运行时间为T=Nt）。在运行过程中算出每一步的VACF=每个原子当前速度与第2步记录下来的速度的点乖 的加和。
4. 运行完第3步，你将得到N个时间序列的VACF。
5. 把VACF时间序列作时域-频域傅立叶变换，可以参考Matlab的FFT指令，软件的Help 可以查到该指令的具体细节。
6. 做完傅立叶变换，你将得到N个复数的序列。对复数取模。将复数序列分成前后两部分，只保留后半部分，也就是N/2个实数（已对复数取模）。这就是你要的DOS！
7. 事情还没完，因为第6步只得到了纵坐标。这一步教你如果确定横坐标。记得你运行了N步得到了VACF，总时间步长为T，那么，你得到的DOS的分辨率则为dW=2Pi/T，有效的DOS为N/2个数字，所以，横坐标则为: ［0:dwi/t］，共N/2个数。
8. 把第7步的横坐标与第6步的纵坐标合在一起作图。就是你得到的DOS曲线。但是该曲线不可以与实验对比，因为你还要将曲线归一化，也就是说，让DOS曲线与x轴围成的面积变成1.注意到，横纵是频率，纵轴单位是频率的倒数，所以，归一化后，曲线的物理意义是，在某个频率上的振动模式的数密度，也就是态密度吧！
9. 打完收工。

注意事项
1. 关于计算VACF前，体系要在什么温度下作热平衡。如果你要与第一性原理结果对比，就取0.1K。如果与实验作对比，就用300K。对于Noble金属，只要是低于0.5Tm（熔点），DOS不会有什么大变化。但如果你想研究DOS随温度变化的性质，最好多做几个温度的结果。尤其如果存在相变，更要注意温度变化带来的改变。
2 关于计算VACF的时长与步长。简单地说，步长t是决定了DOS的频率范围，wmax=Pi/t。时长T决定了分辨率，dw=2Pi/T。一般的MD的步长都设为1飞秒，足够的。关键是T，我一般会选13皮秒，分辨率是够用的。注意，这个N最好是接近2的幂次的整数，如65535之类的。因为作傅立叶变换一般采用快速傅氏变换。如果待变换的序列个数不够2的幂次，会在序列后面补零以凑数。如果补的零太多，有效的数字就少，对结果会有影响。
3. 记得要归一化！
4. 如果你不懂FFT，打开MAtlab，去Help那里找FFT，根据软件给的例子，自己先找一个正弦函数试验一下，积累经验。因为，变换后的数据处理是很微妙的。
5. 祝你好运。

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3楼2015-10-10 10:23:55
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shuxue2012

金虫 (小有名气)
你用的什么软件？

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2楼2015-10-10 00:24:40
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dreamfly_ykf

木虫 (正式写手)
引用回帖:
3楼: Originally posted by manutdhk at 2015-10-10 10:23:55
文献说的是对的，但不是VCF，是velocity auto-correlation function,简称VAFC。
具体做法如下，以单元素为例，如BCC 钨。
1. 先用MD把结构升温到某个温度，如10K，让体系达到热平衡。
2. 记录下来平衡后每个原子的速 ...

十分感谢您，详细的解释，这个有没有具体文献，或者书籍可以参考。
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自古明王圣帝，犹须勤学，况凡庶乎！
4楼2015-10-10 11:12:21
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dreamfly_ykf

木虫 (正式写手)
引用回帖:
2楼: Originally posted by shuxue2012 at 2015-10-10 00:24:40
你用的什么软件？

dlpoly
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自古明王圣帝，犹须勤学，况凡庶乎！
5楼2015-10-10 11:13:39
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