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atk:使用metadynamics动力学方法研究cu_111_中cu空位的扩散_plumed

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atk:使用metadynamics动力学方法研究cu_111_中cu空位的扩散_plumed [2020/02/07 15:31] – [理论背景] fermiatk:使用metadynamics动力学方法研究cu_111_中cu空位的扩散_plumed [2020/02/07 15:50] (当前版本) – [分析结果] fermi
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 在 {{:atk:builder.png?direct&25|}} **Builder**，点击 Add {{:atk:arrow.png?direct&5|}} From Database，导入“//Copper//”。然后点击 Builders {{:atk:arrow.png?direct&5|}} Surface (Cleave)，利用以下设置构造一个 Cu(111) 面： 在 {{:atk:builder.png?direct&25|}} **Builder**，点击 Add {{:atk:arrow.png?direct&5|}} From Database，导入“//Copper//”。然后点击 Builders {{:atk:arrow.png?direct&5|}} Surface (Cleave)，利用以下设置构造一个 Cu(111) 面：
  
-  * 设置弥勒指数为 <111>+  * 设置 Miller 指数为 <111>
   * 采用下图所示的表面晶格：   * 采用下图所示的表面晶格：
  
-{{ :atk:surface_lattice_424-20191228.png?600 |}}+{{ :atk:surface_lattice_424-20191228.png?500 |}}
  
   * 设置平面外晶胞矢量为“Non-periodic and normal (slab)”   * 设置平面外晶胞矢量为“Non-periodic and normal (slab)”
   * 设置厚度为 6 层，真空间隙为 10 Å。   * 设置厚度为 6 层，真空间隙为 10 Å。
  
-{{ :atk:surface_slab-20191228.png |}}+{{ :atk:surface_slab-20191228.png?500 |}}
  
 接下来，删除最上面那层坐标为 $(x,y) = (0,0)$ 的原子（下图中红色部分），创造出一个空位： 接下来，删除最上面那层坐标为 $(x,y) = (0,0)$ 的原子（下图中红色部分），创造出一个空位：
  
-{{ :atk:vacancy_site-20191228.png?600 |}}+{{ :atk:vacancy_site-20191228.png?500 |}}
  
  
 最后，点击 Selection Tools {{:atk:arrow.png?direct&5|}} Tags，标记 Cu(111) 最下面的 4 层。此标记将用于在 metadynamics 模拟过程中对它们的固定。 最后，点击 Selection Tools {{:atk:arrow.png?direct&5|}} Tags，标记 Cu(111) 最下面的 4 层。此标记将用于在 metadynamics 模拟过程中对它们的固定。
  
-{{ :atk:tag_selection0-20191228.png |}}+{{ :atk:tag_selection0-20191228.png?500 |}}
  
 ===== 创建 Metadynamics 脚本 ===== ===== 创建 Metadynamics 脚本 =====
  
-现在您已经准备好创建执行 metadynamics 模拟的脚本了。将结构从 **Stash** 发送到 {{:atk:script_generator.png?direct&25|}} **Script Generator** ，按照如下设置脚本：+现在您可以开始创建 metadynamics 模拟的脚本了。将结构从 **Stash** 发送到 {{:atk:script_generator.png?direct&25|}} **Script Generator** ，按照如下设置脚本：
  
 1.添加以下模块 1.添加以下模块
行 62: 行 62:
   * {{:atk:optimization.png?direct&25|}} Optimization {{:atk:arrow.png?direct&5|}} MolecularDynamics   * {{:atk:optimization.png?direct&25|}} Optimization {{:atk:arrow.png?direct&5|}} MolecularDynamics
  
-{{ :atk:script2-20191228.png |}}+{{ :atk:script2-20191228.png?500 |}}
  
 2.双击 {{:atk:calculator.png?direct&25|}} **ForceFieldCalculator** 模块，使用“//EAM_Cu_2001b//”参数组。 2.双击 {{:atk:calculator.png?direct&25|}} **ForceFieldCalculator** 模块，使用“//EAM_Cu_2001b//”参数组。
行 70: 行 70:
 3.打开 {{:atk:optimization.png?direct&25|}} **MolecularDynamics** 模块，如下图设置模拟参数： 3.打开 {{:atk:optimization.png?direct&25|}} **MolecularDynamics** 模块，如下图设置模拟参数：
  
-{{ :atk:script_md-20191228.png |}}+{{ :atk:script_md-20191228.png?500 |}}
  
 4.最后，点击 **Add Constraints**，固定 Cu(111) 最下面已被标记的那 4 层。 4.最后，点击 **Add Constraints**，固定 Cu(111) 最下面已被标记的那 4 层。
  
  
-{{ :atk:md_constraints_editor-20191228.png |}}+{{ :atk:md_constraints_editor-20191228.png?500 |}}
  
  
行 152: 行 152:
  
 在以上输入中，//plumed_command// 部分包括被直接传递到 PLUMED <color #00a2e8>[BBP11]</color> 的输入。 在以上输入中，//plumed_command// 部分包括被直接传递到 PLUMED <color #00a2e8>[BBP11]</color> 的输入。
- +其中有下面四个命令行：
-有下面四个命令行：+
  
   * //UNITS//：这行控制 PLUMED 中采用的单位。如上编辑此行，将会用到 //Å//、//fs// 和 //eV// 这些单位。   * //UNITS//：这行控制 PLUMED 中采用的单位。如上编辑此行，将会用到 //Å//、//fs// 和 //eV// 这些单位。
-  * //p//：这行是用来定义约束的原子，在本例中是索引为 $81$ 的原子。+  * //p//：这行是用来定义约束的原子，在本例中是序号为 $81$ 的原子。
  
 <WRAP center important 100%> <WRAP center important 100%>
 === 注意 === === 注意 ===
-这个数值是根据 [[https://www.plumed.org/|PLUMED]] 中使用的索引设置的，在 **QuantumATK** 中原子的索引号从 $1$ 开始，而不是 $0$。因此这个值应被设置为“//索引//+1 号原子”，这里的原子//索引//是指被约束原子的索引。+这个数值是根据 [[https://www.plumed.org/|PLUMED]] 中使用的序号设置的，在 **QuantumATK** 中原子的序号从 $1$ 开始，而不是 $0$。因此这个值应被设置为“//序号//+1 号原子”，这里的原子//序号//是指被约束原子的序号。
 </WRAP> </WRAP>
  
行 192: 行 191:
 除了标准的 **QuantumATK** 输出，在作业的最后您将获得 ''COLVAR'' 和 ''HILLS'' 文件。这两个 <color #00a2e8>PLUMED</color> 的输出文件将用于分析 metadynamics 模拟。 除了标准的 **QuantumATK** 输出，在作业的最后您将获得 ''COLVAR'' 和 ''HILLS'' 文件。这两个 <color #00a2e8>PLUMED</color> 的输出文件将用于分析 metadynamics 模拟。
  
-为画出自由能 $\mathrm{F}$ 关于变量集 $\mathrm{CV\ 1}$ 和 $\mathrm{CV\ 2}$ 的函数分布图，您首选必须利用 ''atkpython extract_F.py'' 命令运行脚本 [[https://docs.quantumatk.com/_downloads/extract_F.py|↓ extract_F.py]]。将会产生这三个输出文件：+为画出自由能 $\mathrm{F}$ 关于综合变量 $\mathrm{CV\ 1}$ 和 $\mathrm{CV\ 2}$ 的函数分布图，首选要用 ''atkpython extract_F.py'' 命令运行脚本 [[https://docs.quantumatk.com/_downloads/extract_F.py|↓ extract_F.py]]。将会产生这三个输出文件：
  
   * ''F_vs_cv1.dat'' 包含 $\mathrm{F}$ vs. $\mathrm{CV\ 1}$ 的数据。    * ''F_vs_cv1.dat'' 包含 $\mathrm{F}$ vs. $\mathrm{CV\ 1}$ 的数据。 
行 202: 行 201:
 ''atkpython F_vs_cv1_cv2.py'' ''atkpython F_vs_cv1_cv2.py''
  
-{{ :atk:f_vs_cv1_cv2-20191228.png?600 |}}+{{ :atk:f_vs_cv1_cv2-20191228.png?500 |}}
  
  
-上图显示了自由能分布关于变量集 $\mathrm{CV\ 1}$ 和 $\mathrm{CV\ 2}$ 的热图。可以看出，在自由能面上有两个极小值，对应于空位从一个位置到相邻位置的扩散。+上图显示了自由能分布关于综合变量 $\mathrm{CV\ 1}$ 和 $\mathrm{CV\ 2}$ 的热图。可以看出，在自由能面上有两个极小值，对应于空位从一个位置到相邻位置的扩散。
  
-模拟时间内变量集的演变可以输入以下命令运行脚本 [[https://docs.quantumatk.com/_downloads/cv1_cv2_vs_time.py|↓ cv1_cv2_vs_time.py]] 获得：+模拟时间内综合变量的演变可以用以下命令运行脚本 [[https://docs.quantumatk.com/_downloads/cv1_cv2_vs_time.py|↓ cv1_cv2_vs_time.py]] 获得：
  
 ''atkpython cv1_cv2_vs_time.py'' ''atkpython cv1_cv2_vs_time.py''
行 213: 行 212:
 {{ :atk:cv1_cv2_vs_time-20191228.png?600 |}} {{ :atk:cv1_cv2_vs_time-20191228.png?600 |}}
  
-生成图展示了 $\mathrm{CV\ 1}$（红色） 和 $\mathrm{CV\ 2}$（蓝色）关于模拟时间函数的演变。可以看出，$\mathrm{CV\ 2}$ 对应于笛卡尔坐标 $y$，在固定值附近（$\mathrm{CV\ 2} = 0 \mathrm{Å}$）振荡，因为两个自由能极小值都出现在相同的 $y$ 值处。相反地，$\mathrm{CV\ 1}$ 对应于笛卡尔坐标 $x$，表明模拟势从左边的极小值（$\mathrm{CV\ 1} = -2.5 \mathrm{Å}$）开始。第一个极小值被填充直到接近 $2.2$ ns，然后系统移至第二个极小值（$\mathrm{CV\ 1} = 0 \mathrm{Å}$）。第二个极小值也被填充后，大约在 6 ns 内，系统在两个极小值间的振荡概率相同，直到模拟结束。+生成图展示了 $\mathrm{CV\ 1}$（红色） 和 $\mathrm{CV\ 2}$（蓝色）关于模拟时间的函数演变。可以看出，$\mathrm{CV\ 2}$ 对应于笛卡尔坐标 $y$，在固定值附近（$\mathrm{CV\ 2} = 0 \mathrm{Å}$）振荡，因为两个自由能极小值都出现在相同的 $y$ 值处。相反地，$\mathrm{CV\ 1}$ 对应于笛卡尔坐标 $x$，表明模拟势从左边的极小值（$\mathrm{CV\ 1} = -2.5 \mathrm{Å}$）开始。第一个极小值被填充直到接近 $2.2$ ns，然后体系移至第二个极小值（$\mathrm{CV\ 1} = 0 \mathrm{Å}$）。第二个极小值也被填充后（大约在 6 ns 内）系统在两个极小值间的振荡概率相同，直到模拟结束。
  
-自由能位垒也可以运行脚本 [[https://docs.quantumatk.com/_downloads/barrier.py|↓ barrier.py]] 分析：+自由能势垒也可以通过运行脚本 [[https://docs.quantumatk.com/_downloads/barrier.py|↓ barrier.py]] 分析：
  
 ''atkpython barrier.py'' ''atkpython barrier.py''
行 222: 行 221:
  
  
-结果显示位垒高度为 $0.647$ eV，与 <color #00a2e8>[KNB17]</color> 中结果一致。+结果显示势垒高度为 $0.647$ eV，与 <color #00a2e8>[KNB17]</color> 中结果一致。
  
  
atk/使用metadynamics动力学方法研究cu_111_中cu空位的扩散_plumed.1581060678.txt.gz · 最后更改: 2020/02/07 15:31 由 fermi

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