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adf:frictioncoeff

AMS基于分子动力学计算摩擦系数

该功能基于分子动力学,原则上ReaxFF与机器学习势或者其他力场均,甚至DFTB、MOPAC、BAND,都可以进行该功能的计算,除了Main面板参数设置各不相同外,其他参数设置一致。这里为了简单演示,采用了UFF力场。

本功能从2023版以后可用。

模型

这里我们采用了一个很小的样本模型,为了避免热力学随机性带来的差异、小体系的统计涨落,用户建模时应该尽量创建更大的模型,例如1万原子左右。由于模拟时间长度相对较短,模型更大,在计算耗时上,应该是可以承受的。另外需要注意,这是一个二维周期性模型,因此Main → Periodicity为Slab。

本例是两个金刚石结构薄片,固定其中一个薄片的底层几个原子。从而达到固定整个薄片的效果。另一个薄片上垂直方向(即z方向)施加一个压力,然后在x方向施加一个恒定速度,从而形成一个匀速摩擦的非平衡分子动力学过程。点击此处,复制模型坐标,在AMSinput中直接粘贴即可

分区

将下面的薄片设置为A区,上面的薄片设置为B区,A底部的几个原子设置为Fixed区,其他所有原子设置为Free区(分区的命名根据自己方便即可)

设置B区薄片受到的压力,以及B区薄片运动速度

其中:

  • 运动速度为X方向0.002 Å/fs,其中Components设置为XY,(因为Z方向施加了压力,因此)只控制XY方向的速度,Z方向的速度由压力与力场、运动本身规律去产生,不做限制
  • 施加的力为Z方向1.6 × 10-7

分子动力学参数

如果使用其他模块计算,则仅有Main中的参数设置不同,其他全部一样。 注意:

  • 由于运动速度非常小,0.002 Å/fs,因此Step设置的比较大,每个Step才运动0.004 Å,这是可以的。如果运动速度快,则不允许设置这么大的步长。要确保速度×步长保持较小的值
  • 采样频率非常高,每10步就需要采样一次
  • 步数这里只运行了1万步,用户可以运行更长时间,从而降低不同时刻的摩擦系数震荡,从而在最后用Python脚本进行分析的时候,可以设置较大步数平均

其他分子动力学参数正常设置即可,这是一个标准的常温NTV系综(注意系综里面选择了free分区,固定的原子不能出现在系综里面):

保存梯度信息,其他可选可不选:

固定底层的一些原子:

保存并运行作业,例如作业名为frictioncoeff。

如果有的用户关心生成的作业脚本详细内容,点击查看。不关心在掠过即可。

结果分析

将AMS202*.*\examples\AMS\MD_friction中的friction_coeff.py拷贝到作业所在目录,AMSJobs → 进入作业目录 → Help → Command-line → 输入sh回车 → 输入命令

amspython friction_coeff.py --block 200 frictioncoeff.results/

回车,稍后几秒,即可输出摩擦系数:

注意:

  • “–block 200”,指在200帧轨迹内取均值,如果模拟步数足够多,这个值也可以对应增大,从而可以得到更稳定的数值
  • 数据总共4列,最后一列是不同时间段的摩擦系数,取均值更合适
  • 体系如果太小,数据的随机性也会很大
adf/frictioncoeff.txt · 最后更改: 2024/01/15 09:47 由 liu.jun

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