介紹DS-PAW aimd分子動(dòng)力學(xué)模擬的內(nèi)容

第一性原理平面波密度泛函計(jì)算軟件DS-PAW是Device Studio平臺(tái)下的一款使用C++開(kāi)發(fā)的國(guó)產(chǎn)第一性原理密度泛函計(jì)算軟件，使用平面波作為基函數(shù)組，其贗勢(shì)是使用投影綴加平面波方法構(gòu)造的。

DS-PAW能夠應(yīng)用于不同場(chǎng)景，例如金屬、半導(dǎo)體、絕緣體、表面、磁性、非磁性和鋰電等；能夠精確預(yù)測(cè)材料的電子分布；能夠進(jìn)行原子幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化；能夠廣泛的應(yīng)用于材料科學(xué)領(lǐng)域。????? ???

本期將給大家介紹DS-PAW aimd分子動(dòng)力學(xué)模擬的內(nèi)容。

2.18.aimd分子動(dòng)力學(xué)模擬

本節(jié)將以水分子體系為例，介紹在DS-PAW中如何進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算。

2.18.1.H?O分子動(dòng)力學(xué)模擬輸入文件

輸入文件包含參數(shù)文件aimd.in和結(jié)構(gòu)文件structure.as，aimd.in如下：

aimd.in輸入?yún)?shù)介紹：

在分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算中可以盡量保留sys.和cal.的參數(shù)到aimd.in中，之后設(shè)置分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算特有的參數(shù)即可：

task: 本次計(jì)算為分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算，設(shè)置task為aimd；

aimd.ensemble: 表示分子動(dòng)力學(xué)模擬時(shí)選用的系綜；

aimd.timeStep: 表示分子動(dòng)力學(xué)模擬時(shí)的時(shí)間步長(zhǎng)；

aimd.totalSteps: 表示分子動(dòng)力學(xué)模擬的總步數(shù)；

aimd.iniTemp: 表示分子動(dòng)力學(xué)模擬時(shí)的初始溫度；

structure.as文件參考如下：

2.18.2.run程序運(yùn)行

準(zhǔn)備好輸入文件之后，將aimd.in和structure.as文件上傳到服務(wù)器上運(yùn)行，按照結(jié)構(gòu)弛豫中介紹的方法執(zhí)行DS-PAW aimd.in。

2.18.3.analysis計(jì)算結(jié)果分析

根據(jù)上述的輸入文件，計(jì)算完成之后將會(huì)得到DS-PAW.log、aimd.json、paw_tmp/aimd.tmp這3個(gè)文件。

aimd.json: 分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算完成之后的json數(shù)據(jù)文件；此時(shí)模擬時(shí)間內(nèi)原子位置、體系能量和溫度等數(shù)據(jù)被保存在aimd.json中，具體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解析部分；

paw_tmp/aimd.tmp: 分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算中的軌跡文件，默認(rèn)aimd計(jì)算中每20個(gè)離子步記錄一次結(jié)構(gòu)信息；

使用Device Studio可直接對(duì)aimd.json文件處理出圖，其操作步驟為：Simulator-->DS-PAW-->Analysis Plot，選擇aimd.json即可，可根據(jù)作圖要求自定義設(shè)置面板參數(shù)。

DS可以播放在模擬過(guò)程中分子的運(yùn)動(dòng)軌跡，截取其中一幀的結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：

另可使用python進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將aimd.json轉(zhuǎn)為pdb文件，具體操作見(jiàn)輔助工具使用教程部分。

審核編輯：劉清