本次课程亮点：针对Lammps计算软件从入⻔到应⽤进⾏培训，精⼼设计多个材料模拟体系和场景，覆盖当前多个材料理论研究热点，有助于⼤家快速掌握并切入⾃⼰的研究主题，迅速提⾼理论研究⽔平。

课程时间: 2023.12.09 - 2023.12.10

上课地点: 线下东莞松山湖，线上同步直播

分⼦动⼒学模拟( Molecular Dynamics )是近年来⻜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。开源的分⼦动⼒学模拟软件LAMMPS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，本培训班旨在帮助 学员在较短的时间内对分⼦动⼒学理论以及LAMMPS使⽤进⾏有效的掌握。使⽤开源分⼦动⼒学模拟软件LAMMPS ，在Windows系统中直接开展并⾏计算，⽆需额外安装Linux系统 或购买Linux服务器/超算机时，计算投入零成本。

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 常⻅计算模拟⽅法浅析：  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/⻓程作⽤/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

第⼀天  (下午)  14:00 - 17:00

LAMMPS 模拟流程与参数详解 + LAMMPS 模拟入⻔实践

2.Windows 版本的Lammps使⽤初试

2.1 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)

2.2 操作实践初试，在Windows系统中使⽤Lammps模拟⽯墨烯拉伸形变模拟，并使⽤Ovito实时观察模拟过程

实例操作：⽯墨烯拉伸形变及伴随⼒学特性分析

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( 2NN MEAM, SW, Tersoff, LJ，Reaxff 反应势⼒场等)，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、界⾯能、温度、晶格参数、

密度；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：  "多组分液相溶液模型构建及其动⼒学过程模拟"

第⼆天  (全天) 9:00 - 12:00 14:00 - 17:00

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(发表级)和视频 

7. 材料模拟设计专题

7.1 晶体材料的融化、退火及重结晶模拟

实例操作： “晶体材料的融化、退火及重结晶模拟”

7.2 材料的拉伸形变及伴随⼒学特性分析-模拟设计

实例操作： “固体材料拉伸形变及伴随⼒学特性分析 -模拟设计”

7.3 ⾦属材料⼒学加载模拟 -纳米压痕实验模拟设计

实例操作：纳米压痕⾦属材料⼒学加载模拟与结果提取分析

7.4 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原⼦级模拟与材料表⾯摩擦性质模拟设计”

7.5 材料晶格热导率计算-模拟设计

实例操作： “材料热导率计算原理与模拟设计”

7.6 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”

7.7 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”

7.8 MXene材料模拟设计及作为膜材料蒸发过程设计

实例操作： “MXene材料模拟设计及作为膜材料蒸发过程设计”

注：如因时间容量限制，材料模拟设计专题未能全部在课堂上讲解，未讲解部分将以文档案例的形式提供补充，将提供全部完整的计算文件。