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LAMMPS分子动力学模拟技术:从入门到应用
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分子动力学模拟(Molecular Dynamics)是近年来飞速发展的一种分子模拟方法,已经被广泛应用于化学化工、材料科学与工程、物理、生物医药等科学和技术领域,起到越来越重要的作用。MD模拟用来研究不能用解析方法来解决的复合体系的平衡性质和力学性质 ,用来搭建理论和实验的一个桥梁 ,在数学、生物、化学 、物理学、材料科学和计算机科学交叉学科占据重要地位。开源的分子动力学模拟软件LAMMPS具有有良好的并行扩展性,可以支持包括气态,液态或者固态相形态下、各种系综下、百万级的原子分子体系,并提供支持多种势函数,吸引越来越多的计算模拟科研人员使用,基础培训班可以为广大LAMMPS初学者提供一个良好学习平台,在较短的时间内对分子动力学理论以及LAMMPS使用的基础知识进行更有效的掌握,为今后更深一步的分子动力学模拟打下坚实的基础。

 

直播时间:2020.12.20日至12.21日

 

课程安排

第一天 (上午)9:00 - 12:00
分子动力学方法与理论基础详解
1. 分子动力学理论基础
1.1 常见计算模拟方法浅析:MD、DFT等
1.2 分子模拟的发展历史、分子模拟的优势和局限
1.3 分子动力学基本原理:分子运动论,分子动力学的基本假设和理论框架
1.4 分子动力学关键技术:分子动力学的主要数值算法,时间积分方法及选择它们的理由
1.5 分子模拟条件和环境的控制:系综的选择,边界/截断/长程作用/系综/控温控压等一系列基本概念介绍
1.6 分子动力学模拟流程详解:建模 > 能量最小化 > 模拟 > 结果分析
1.7 各种力场(经验势函数)详解:做模拟时如何针对自己的计算体系选择合适的势函数
1.8 分子模拟加速方法和高性能计算基础:周期性边界条件,并行计算,GPU加速
2. Windows 版本的Lammps使用初试
2.1 Windows版Lammps版安装,实现在Windows系统Lammps并行计算
2.3 定制Lammps格式Notepad++编辑器(高亮Lammps文件关键词,让Lammps文件更清晰易读)
2.4 操作实践初试,使用Lammps完成结构弛豫,Cu原子晶格参数及能量计算
实例操作:Cu原子晶格参数、总能计算模拟与初步数据处理

第一天 (下午)2:00 - 5:00
LAMMPS 模拟流程与参数详解 + LAMMPS 模拟入门实践
3. LAMMPS 模拟流程与参数详解
3.1 结合分子动力学理论内容详解LAMMPS模拟流程
3.2 学习编写Lammps计算所需输入/输出文件(in文件,data文件,lammpstrj 文件结构及格式)
3.3 学习Lammps计算流程控制,实现自定义计算流程及施加各种外界条件
3.4 学习Lammps力场势函数设定,针对特定计算体系分析,准确选择力场
4. Lammps 进阶模拟流程设计
4.1 如何设计合理的模拟计算流程,并写成Lammps in文件
4.2 如何选择需要计算和导出的相关体系性质
4.3 导出实时模拟结构图片和动态轨迹
5. LAMMPS 计算数据初步分析方法与后处理
5.1 初步掌握分子动力学模拟结果导出和分析:导出轨迹文件,可视化模拟快照及模拟过程视频
5.2 分析模拟所得结果,完成体系原子受力;体系总能、动能、势能、温度;特定局部原子group能量、温度等数据计算
5.3 体系动力学特性分析(根据均方差位移(MSD)计算扩散系数等)
5.4 体系结构特征数据分析(结合VMD软件,进行原子密度分布分析(Density profile),计算径向分布函数(RDF))
实例操作:"锂电池电解质溶液中锂离子扩散率及配位结构模拟分析"

第二天 (上午)9:00 - 10:30
LAMMPS 软件进阶建模实践 + 材料模拟设计专题
6. LAMMPS 软件进阶建模实践
6.1 学会使用多种建模软件和方法:Packmol、VMD topotool以及Lammps自有命令建模
6.2 掌握各种进阶模拟模型构建方法(二维纳米片层、管/三维晶体、非晶,有机、无机混合溶液模型,固液混合模型,界面模型等)
6.3 掌握各种格式结构(pdb、car、xyz等)文件转化为Lammps规定data文件格式方法
6.4 学会使用VMD,VESTA等结构显示软件做出漂亮的结构图片和视频
实例操作:构建多组分不同浓度锂电池电极/电解质界面模型

第二天 (上午)10:40 - 12:00 and (下午)2:00 - 5:00
LAMMPS 软件进阶建模实践 + 材料模拟设计专题
7. 材料模拟设计专题
7.1 二维材料表面摩擦特性研究与AFM原子力显微镜的原子级模拟-模拟设计
实例操作:“AFM原子级模拟与二维材料表面摩擦性质模拟设计”
7.2 二维材料晶格热导率计算-模拟设计
实例操作:“二维材料热导率计算原理与模拟设计”
7.3 二维材料海外淡化过滤渗透-模拟设计
实例操作:“多孔石墨烯、MoS2海外淡化过滤渗透-模拟设计”
7.4 粒子材料轰击块材或原子在二维材料表面沉积模拟
实例操作:“B原子轰击石墨烯表面模拟与缺陷分析”
7.5 二维材料的拉伸形变及伴随力学特性分析-模拟设计
实例操作:“石墨烯拉伸形变及伴随力学特性分析-模拟设计”


培训讲师
余老师,国内985高校博士毕业,高校青年教师。余老师自2017年起担任材料人材料计算科技顾问,多次授课lammps及分子动力学课程,并担任分子动力学1对1培训讲师。


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