Die Analyse von Molekulardynamiksimulationen der ersten Prinzipien ermöglicht es uns, die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Flüssigkeiten genau vorherzusagen. Diese Methode kann auf jede atomare Analyse in Physik und Chemie angewendet werden. Extrahieren Sie zunächst jeden spezifischen Satz physischer Eigenschaften mit einem oder mehreren dedizierten Python-Skripts aus dem Paket.
Führen Sie alle Skripts in der Befehlszeile aus. Sie alle verwenden eine Reihe von Flaggen, die von einem Skript zum anderen so konsistent wie möglich sind. Wandeln Sie die Ausgabe der MD-Simulation, die in einem First-Principles-Code durchgeführt wurde, in eine UMD-Datei um und übertragen Sie dann die umd-Dateien in xyz-Dateien, um die Visualisierung auf verschiedenen anderen Paketen wie VMD oder VESTA zu erleichtern.
Wandeln Sie die UMD-Datei mit dem umd2poscar in POSCAR-Dateien vom Typ VASP um. py-Skript, das Schnappschüsse der Simulationen mit der vordefinierten Häufigkeit auswählt. Führen Sie die gofrs_umd aus.
py-Skript zur Berechnung der Paarverteilungsfunktion für alle Paare der atomaren Typen A und B.Die Ausgabe wird in einer ASCII-Dateiregisterkarte geschrieben, die mit der Erweiterung gofrs.dat getrennt ist. Extrahieren Sie die mittleren interatomaren Bindungsabstände als Radien der ersten Koordinationskugeln. Identifizieren Sie dazu die Position des ersten Maximums der Paarverteilungsfunktionen, indem Sie die Gofrs plotten.
dat-Datei in einer Tabellenkalkulationsanwendung und suche nach den Maxima und Minima für jedes Atompaar, dann identifizieren Sie den Radius der ersten Koordinationskugel als erstes Minimum der PDF-Datei mit der Tabellenkalkulationssoftware. Führen Sie das Speziationsskript aus, um die Konnektivitätsmatrix und die Koordinationspolyeder oder die Polymerisation zu erhalten. Führen Sie die speciation_umd aus.
py-Skript mit dem Flag r0, das den Konnektivitätsgraphen auf der ersten Ebene abtastet, um die Koordinationspolyeder zu identifizieren. Führen Sie die speciation_umd aus. py-Skript mit dem Flag r1, das den Konnektivitätsgraphen in allen Tiefenebenen abtastet, um die Polymerisation zu erhalten.
Zeichnen Sie die Lebensdauer jedes Atomclusters aller in der Simulation gefundenen chemischen Spezies wie in der Papel auf. dat-Dateien. Extrahieren Sie die mittleren quadratischen Verschiebungen oder MSD der Atome als Funktion der Zeit, um die Selbstdiffusivität zu erhalten, und berechnen Sie dann die MSD unter Verwendung der Reihe der msd_umd.
py skripts und berechnen die durchschnittliche MSD jedes atomaren Typs. Berechnen Sie die MSD jedes Atoms und der chemischen Spezies. Zeichnen Sie die MSD mit einer tabellenbasierten Software und berechnen Sie die Diffusionskoeffizienten aus der Steigung des MSD.
Führen Sie die vibr_spectrum_umd aus. py-Skript, um die autokorrelation der atomaren Geschwindigkeit oder VAC-Funktion für jeden atomaren Typ zu berechnen und die schnelle Fourier-Transformation durchzuführen. Zeichnen Sie das Schwingungsspektrum aus dem vibr.
dat-Datei mit Tabellenkalkulationssoftware. Identifizieren Sie den endlichen Wert bei Omega gleich Null, der dem diffusiven Charakter der Flüssigkeit in den verschiedenen Spitzen des Spektrums bei endlicher Frequenz entspricht. Laufdurchschnitte.
py, um die Durchschnittswerte und die Streuung für Druck, Temperatur, Dichte und interne Energie aus den UMD-Dateien zu extrahieren. Führen Sie schließlich die vollständigen Durchschnittswerte aus. py-Skript zur Durchführung der vollständigen statistischen Analyse einschließlich des Fehlers des Mittelwerts.
Pyrolit ist eine Modell-Mehrkomponenten-Silikatschmelze, die sich am besten der Zusammensetzung der Bulk-Silikat-Erde annähert. Das UMD-Paket wurde verwendet, um mehrere charakteristische Merkmale von geschmolzenem Pyrolit zu extrahieren. Das Maximum der Silizium-Sauerstoff-Paarverteilungsfunktion liegt bei 1,635 Angström, was die beste Annäherung an die Biegelänge ist.
Unter Verwendung dieser Grenze als Silizium-Sauerstoff-Bindungsabstand zeigt die Speziationsanalyse, dass Orthosilikateinheiten, die bis zu einigen Pikosekunden halten können, die Schmelze dominieren. Es gibt einen wichtigen Teil der Schmelze, der eine partielle Polymerisation zeigt, die sich in der Anwesenheit von Dimeren wie Disilikat und Trimern wie Si3Ox-Einheiten widerspiegelt. Ihre entsprechende Lebensdauer liegt in der Größenordnung der Pikosekunde.
Polymere höherer Ordnung haben alle eine wesentlich kürzere Lebensdauer. Die unterschiedlichen Werte der vertikalen und horizontalen Schritte ergeben verschiedene Stichproben der MSD. Schon große Werte von Z und V reichen aus, um die Steigungen und damit die Diffusionskoeffizienten der verschiedenen Atome zu definieren.
Die Nachbearbeitungszeit erhöht sich dramatisch für große Werte von Z und V.Schließlich ergeben die Atomgeschwindigkeits-Autokorrelationsfunktionen das Schwingungsspektrum der Schmelze. Hier sind die Beiträge von Magnesium-, Silizium- und Sauerstoffatomen sowie der Gesamtwert dargestellt. Wenn Sie dieses Protokoll versuchen, überprüfen Sie immer die Konvergenz.
Stellen Sie sicher, dass die atomaren Flugbahnen lang genug sind, um das Phänomen, an dem Sie interessiert sind, richtig zu erfassen. Diese Technik umfasst die Nachbearbeitung von Simulationsergebnissen. Die Simulationen und deren Analyse müssen parallel durchgeführt werden.
