AB Initio分子動力学シミュレーションからの溶融物と流体の分析

第一原理分子動力学シミュレーションの解析により、流体の物理的および化学的性質を正確に予測することができます。この方法は、物理学と化学の原子分析に適用することができます。まず、パッケージから 1 つ以上の専用の Python スクリプトを使用して、特定の物理プロパティのセットを抽出します。

コマンド ラインですべてのスクリプトを実行します。これらはすべて一連のフラグを採用しており、スクリプト間で可能な限り一貫性があります。第一原理コードで実行されるMDシミュレーションの出力をUMDファイルに変換し、umdファイルをxyzファイルに転送して、VMDやVESTAなどのさまざまなパッケージで視覚化を容易にします。

umd2poscar を使用して、UMD ファイルを VASP タイプの POSCAR ファイルに逆にします。py スクリプトを使用して、事前に定義された頻度でシミュレーションのスナップショットを選択します。gofrs_umdを実行します。

pyスクリプトは、アトミックタイプAとB.の全ペアのペア分布関数を計算する.出力は、拡張gofrs.datで区切られた1つのASCIIファイルタブに書き込まれます。最初の配位球の半径として平均原子間結合距離を抽出します。このためには、gofrsをプロットして、ペア分布関数の最初の最大値の位置を特定します。

スプレッドシートアプリケーションでdatファイルを検索し、原子の各ペアの最大と最小値を検索し、スプレッドシートソフトウェアを使用して、最初の調整球の半径をPDFの最初の最小値として識別します。スペシエーション スクリプトを実行して接続行列を取得し、配位多面体または重合を取得します。speciation_umdを実行します。

第1レベルで接続グラフをサンプリングして配位多面体を識別する、フラグr0を持つpyスクリプト。speciation_umdを実行します。すべての深度レベルで接続グラフをサンプリングして重合を得るフラグr1を持つpyスクリプト。

パプルで見つかったシミュレーションで見つかったすべての化学種の各原子クラスターの寿命をプロットします。dat ファイル。自己拡散性を得るために時間の関数として原子の平均二乗変位またはMSDを抽出し、その後、一連のmsd_umdを使用してMSDを計算する。

py スクリプトを使用し、各アトミックタイプの平均 MSD を計算します。各原子のMSDと化学種のMSDを計算します。スプレッドシートベースのソフトウェアを使用して MSD をプロットし、MSD の傾きから拡散係数を計算します。

vibr_spectrum_umdを実行します。pyスクリプトは、原子タイプごとに原子速度速度自己相関またはVAC関数を計算し、高速フーリエ変換を実行します。ビバーからの振動スペクトルをプロットします。

スプレッドシートのようなソフトウェアを使用したdatファイル。ωの有限値は、有限周波数でのスペクトルのさまざまなピークにおける流体の拡散特性に対応するゼロに等しい値を特定します。平均を実行します。

は、UMD ファイルから圧力、温度、密度、および内部エネルギーの平均値と広がりを抽出します。最後に、完全な平均を実行します。py スクリプトを使用して、平均の誤差を含む完全な統計分析を実行します。

パイロライトは、バルクケイ酸塩地球の組成に最も近いモデルの多成分ケイ酸塩溶融物です。UMDパッケージは、溶融ピロライトのいくつかの特徴的な特徴を抽出するために使用されました。シリコンと酸素の対の分布関数の最大値は、曲げ長さに最も近似する1.635オングストロームにあります。

この限界をシリコン-酸素結合距離として使用すると、種分化分析は、最大数ピコ秒まで持続できるオルソケイ酸塩単位が溶融物を支配することを示している。Si3Ox単位のような二量体や三量体のようなダイマーの存在によって反映されるように部分的な重合を示す溶融物の重要な部分がある。対応する寿命はピコ秒の順です。

高次ポリマーはすべて、寿命がかなり短くなります。垂直および水平ステップの異なる値は、MSDのさまざまなサンプリングをもたらします。ZとVの大きな値でさえ、傾きと異なる原子の拡散係数を定義するのに十分です。

ZとVの大きな値の後処理時間が劇的に増加し、最後に、原子速度自己相関関数は、溶融物の振動スペクトルをもたらす。マグネシウム、シリコン、酸素原子の寄与度と合計値を次に示します。このプロトコルを試みるときは、常に収束をチェックしてください。

原子軌道は、あなたが興味を持っている現象を適切に捉えるなど、十分な長さであることを確認してください。この手法は、シミュレーション結果の後処理を対象にしています。シミュレーションとその解析は並列で行う必要があります。