De analyse van first-principles moleculaire dynamica simulaties stelt ons in staat om de fysische en chemische eigenschappen van vloeistoffen nauwkeurig te voorspellen. Deze methode kan worden toegepast op elke atoomanalyse in de natuurkunde en scheikunde. Pak om te beginnen elke specifieke set fysieke eigenschappen uit met behulp van een of meer speciale Python-scripts uit het pakket.
Voer alle scripts uit op de opdrachtregel. Ze gebruiken allemaal een reeks vlaggen, die zo consistent mogelijk zijn van het ene script naar het andere. Transformeer de uitvoer van de MD-simulatie uitgevoerd in een first-principles code in een UMD-bestand en zet de umd-bestanden vervolgens over naar xyz-bestanden om visualisatie op verschillende andere pakketten, zoals VMD of VESTA, te vergemakkelijken.
Keer het UMD-bestand om in VASP-type POSCAR-bestanden met behulp van de umd2poscar. py script, het selecteren van snapshots van de simulaties met de vooraf gedefinieerde frequentie. Voer de gofrs_umd uit.
py script om de paarverdelingsfunctie te berekenen voor alle paren van atoomtypen A en B.De uitvoer is geschreven in één ASCII-bestandstabblad gescheiden met de extensie gofrs.dat. Haal de gemiddelde interatomaire bindingsafstanden eruit als de radii van de eerste coördinatiesferen. Identificeer hiervoor de positie van het eerste maximum van de paarverdelingsfuncties door de gofrs uit te zetten.
dat bestand in een spreadsheettoepassing en zoeken naar de maxima en minima voor elk paar atomen, identificeer vervolgens de straal van de eerste coördinatiesfeer als het eerste minimum van de PDF met behulp van de spreadsheetsoftware. Voer het soortvormingsscript uit om de connectiviteitsmatrix te verkrijgen en de coördinatiepolyhedra of de polymerisatie te verkrijgen. Voer de speciation_umd uit.
py-script met de vlag r0, die de connectiviteitsgrafiek op het eerste niveau bemonstert om de coördinatiepolyhedra te identificeren. Voer de speciation_umd uit. py-script met de vlag r1, die de connectiviteitsgrafiek op alle diepteniveaus bemonstert om de polymerisatie te verkrijgen.
Plot de levensduur van elke atoomcluster van alle chemische soorten die in de simulatie worden aangetroffen zoals gevonden in de papels. dat bestanden. Extraheer de gemiddelde vierkante verplaatsingen of MSD van de atomen als functie van de tijd om de zelfdiffusiviteit te verkrijgen en bereken vervolgens de MSD met behulp van de reeks msd_umd.
py scripts en bereken de gemiddelde MSD van elk atoomtype. Bereken de MSD van elk atoom en van de chemische soort. Plot de MSD met behulp van een spreadsheet-gebaseerde software en bereken de diffusiecoëfficiënten van de helling van de MSD.
Voer de vibr_spectrum_umd uit. py script om de atoomsnelheidssnelheid autocorrelatie of VAC-functie voor elk atoomtype te berekenen en zijn snelle Fouriertransformatie uit te voeren. Plot het trillingsspectrum van de vibr.
dat-bestand met behulp van spreadsheet-achtige software. Identificeer de eindige waarde bij omega is gelijk aan nul die overeenkomt met het diffusieve karakter van de vloeistof in de verschillende pieken van het spectrum bij eindige frequentie. Run gemiddelden.
py om de gemiddelde waarden en de spread voor druk, temperatuur, dichtheid en interne energie uit de UMD-bestanden te extraheren. Voer ten slotte de volledige gemiddelden uit. py script om de volledige statistische analyse uit te voeren inclusief de fout van het gemiddelde.
Pyroliet is een model multi-component silicaat smelt die de samenstelling van de bulk silicaat aarde het beste benadert. Het UMD-pakket werd gebruikt om verschillende karakteristieke kenmerken van gesmolten pyroliet te extraheren. Het maximum van de silicium-zuurstofpaarverdelingsfunctie ligt op 1,635 angstrom, wat de beste benadering is van de buiglengte.
Met behulp van deze limiet als de silicium-zuurstofbindingsafstand, laat de soortvormingsanalyse zien dat orthosilicaateenheden die tot enkele picoseconden kunnen duren, de smelt domineren. Er is een belangrijk deel van de smelt dat gedeeltelijke polymerisatie vertoont, zoals weerspiegeld door de aanwezigheid van dimeren zoals disilicate en trimers zoals Si3Ox-eenheden. Hun overeenkomstige levensduur is in de orde van de picoseconde.
Polymeren van hogere orde hebben allemaal een aanzienlijk kortere levensduur. De verschillende waarden van de verticale en horizontale stappen leveren verschillende steekproeven van de MSD op. Zelfs grote waarden van Z en V zijn voldoende om de hellingen en dus de diffusiecoëfficiënten van de verschillende atomen te definiëren.
De nabewerkingstijd neemt dramatisch toe voor grote waarden van Z en V.Ten slotte leveren de atomaire snelheidsautocorrelatiefuncties het trillingsspectrum van de smelt op. Hier worden de bijdragen van magnesium-, silicium- en zuurstofatomen weergegeven, evenals de totale waarde. Controleer bij het proberen van dit protocol altijd de convergentie.
Zorg ervoor dat de atomaire trajecten lang genoeg zijn om het fenomeen waarin u geïnteresseerd bent goed vast te leggen. Deze techniek omvat de nabewerking van simulatieresultaten. De simulaties en hun analyse moeten parallel gebeuren.