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VASP: NVT アンサンブルにおける分子動力学

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本教程算力资源采用「单卡 RTX4090」。

ウィーン第一原理シミュレーションパッケージ（ヴァスプ) は、電子構造計算や量子力学的分子動力学など、第一原理から原子スケールの材料モデリングを行うコンピュータ プログラムです。

VASP で分子動力学シミュレーションを実行する場合、力場パラメータを指定する必要はなく、原子の初期構造のみを指定します。 VASP は、電子波動関数を直交化することで原子にかかる力を解き、次にニュートンの運動方程式を解いて原子の運動軌道をシミュレートします。

1. チュートリアルの内容

このチュートリアルでは、NVT アンサンブルにおける分子動力学について説明します。このチュートリアルを通じて、VASP 分子動力学について学習します。コアコマンドタグ：NVTを例に挙げてみましょう。

MDALGO = 2
質量 = -1

ユーザーは必要に応じてタグを変更し、他の異なるアンサンブルの分子動力学シミュレーションを実現できます。

エフェクト例

2. 入力ファイルの説明

このチュートリアルでは、INCAR、POSCAR、KPOINTS、および POTCAR を入力ファイルとして使用します。

1. インカル

SYSTEM = Si
ISYM   = 0        ! 无对称性

! ab initio
PREC   = Normal   ! 普通精度
IVDW   = 10       ! 考虑 vdw 修正

ISMEAR = 0      ! 高斯占据
SIGMA  = 0.02   ! 高斯展宽 0.02eV

ENCUT  = 300    ! 波函数截断能量 300eV
EDIFF  = 1e-5   ! 电子步精度 1e-5eV

LWAVE  = F      ! 不保存波函数
LCHARG = F      ! 不保存电荷
LREAL  = F      ! 不投影到实空间计算

! 分子动力学
IBRION = 0        ! 原子坐标更新模式为分子动力学
NSW    = 500    ! 步数为 500
POTIM  = 5      ! 时间间隔为 5fs

! NVT 系综
MDALGO = 2        ! NVT 系综设置       
SMASS =-1          ! NVT 系综设置
TEBEG = 500       ! 开始和结束的温度
TEEND = 500       ! 保持一致为 500K
ISIF   = 2        ! 保持原胞体积不变

2. ポスカー

計算を簡略化するために、今回は 8 個の原子からなる小さなスーパーセルのみを使用します。

Si
   1.00000000000000
     5.4654798508000004    0.0000000000000000    0.0000000000000000
     0.0000000000000000    5.4654798508000004    0.0000000000000000
     0.0000000000000000    0.0000000000000000    5.4654798508000004
   Si
     8
Direct
  0.0000000000000000  0.0000000000000000  0.0000000000000000
  0.5000000000000000  0.5000000000000000  0.0000000000000000
  0.5000000000000000  0.0000000000000000  0.5000000000000000
  0.0000000000000000  0.5000000000000000  0.5000000000000000
  0.2500000000000000  0.2500000000000000  0.2500000000000000
  0.7500000000000000  0.7500000000000000  0.2500000000000000
  0.7500000000000000  0.2500000000000000  0.7500000000000000
  0.2500000000000000  0.7500000000000000  0.7500000000000000

3. Kポイント

計算リソースを削減するために、2x2x2 k のグリッド ポイントのみが選択されます。

Not only Gamma point
 0
Gamma
 2 2 2
 0 0 0

4. ポットカー

このシステムは、元素の擬似ポテンシャルの組み合わせに対応しており、ここでは Si の擬似ポテンシャルです。

操作手順

1. コンテナのクローンを作成して起動します

読み込みが完了するまで待った後、「ワークスペースを開く」をクリックします。

2. ファイルをアップロードする

2.1 ターミナルを開く

2.2 次のコマンドを入力してディレクトリに入ります

cd md

2.3 準備したシリコン擬似ポテンシャルをアップロードします。このチュートリアルでは、すでに他のファイルを準備しています。

ここで使える公式サイトの例擬似ポテンシャルPOTCARファイル

ファイルをディレクトリに配置する

3. 次のコマンドを入力してvaspを実行します。

mpirun -n 1 vasp_std

4. 原子軌道を表示する

vasp の実行が終了したら、原子軌道ファイルをダウンロードできます。

ovito を使用してアニメーション画像を開き、エクスポートします。