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P roject #3 on Molecular Dynamics Simulations
FCC 金属中的面缺陷
FCC 晶体中，密排面为{111}，它既是滑移面也是共格孪晶面。
孪晶关于这个面成镜面对称。
{111} 的另一种面缺陷是层错。
层错有两种，本征(intrinsic) 和非本征(extrinsic) 。
抽出一层原子形成本征层错，插入一层原子形成非本征层错。
需要注意的是，低能量层错都可以由该面上
的剪切(shearing) 操作得到，比如本征层错就是将某层原子上方所有的原子整体移动
1
<>
112.
6
层错是密排面上的原子错排，层错能(SFE) 是材料的本征属性，可度量晶面滑移发生的难易。
接下来我们将运用LAMMPS 计算FCC 金属Cu 和Al 的层错能和孪晶形成能。
层错和孪晶的构型由其他代码生成，LAMMPS 通过read_data 命令读取构型，进行计算。
例如，计算Cu 中层错的输入文件in.isfCu 如下：
(a) (b)
(c) (d)
图1 (a) Cu 中的 ISF 层错; (b) Al 中的 ISF 层错；(c) Cu 中的孪晶； (d) Al 中的孪晶
层错能和孪晶形成能可由下式计算得到：
0()/E E A γ
=
−
其中，E 为引入层错或孪晶后的体系的能量，E 0 为完整晶体体系的能量，A 为层错面或孪晶面的面积。
如下是 EAM 模型计算所得的 Cu 和 Al 的层错能和孪晶形成能：
Table 1 Fault energies calculated with LAMMPS。
一、简介1.SiC热分解制备石墨烯自2004年Novoselov、Geim和合作者们从石墨上剥离出世界上第一种二维材料——单层石墨：石墨烯（Graphene）以来，石墨烯就受到了科技界的广泛重视[1]。
Novoselov 和Geim两人因此在2010年获得了诺贝尔物理学奖。
因为石墨烯的独特特性，在许多技术领域例如光电子学上它都被寄予厚望。
研究石墨烯这种材料相关的物理化学特性和发展大面积、高质量生长石墨烯的技术，同时将其与器件物理学联系起来是我们研究和应用石墨烯的必由途径。
石墨烯是由碳元素组成的二维六边形材料，其在光学、电学、热学、力学等性质十分优异。
它有可能在后摩尔定律时代成为硅（Silicon）的继任者，在单分子气体传感器[2]、自旋电子学[3]、量子计算[4]、太赫兹振荡器[5]等等领域发挥重要作用。
如今，从石墨上剥离出石墨烯仍然是一种重要的石墨烯制备方方法。
然而，这种方法产生的石墨烯大小通常不超过1000 μm2，只适合实验室研究，尚不能在工业上大规模应用。
科学家发展了其他的石墨烯制备方法，包括将石墨烯视作一种薄膜来生长的化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition, CVD）法、热分解碳化硅法（SiC thermal decomposition）、氧化石墨烯还原法（Graphene oxide reduction）等。
CVD法通过使含碳气源在有催化作用的金属表面分解或者使溶入到这些有催化作用的金属中的碳（C）发生表面偏析，使得在金属表面生成石墨烯或者多层石墨烯（Few-Layer Graphene, FLG）。
能否直接在半导体/绝缘体上生长石墨烯呢？碳化硅热分解成功的解决了这一问题。
最早试图使六方晶系的SiC晶体石墨化的研究报告见于1961年，Badami在高温和真空环境下得到了发生了一定石墨化的SiC[6]。
在一定的退火条件下，SiC晶体表面发生热分解，Si原子发生解吸附，而C原子留下来重新排列和组合可以生长成外延型的石墨烯层[7]。
lammps案例LAMMPS（Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator）是一款开源的分子动力学模拟软件，它可以模拟原子和分子的运动行为，广泛应用于材料科学、生物物理学、地质学等领域。
本文将介绍LAMMPS的一些案例，展示其在不同领域的应用。
首先，我们来看一个材料科学领域的案例。
研究人员使用LAMMPS模拟了一种新型材料的力学性能。
他们首先建立了材料的原子模型，并设置了相应的力场参数。
然后，他们对材料进行了拉伸和压缩等不同形式的力学加载，观察材料的应力-应变曲线，并计算了杨氏模量、屈服强度等力学性能参数。
通过LAMMPS的模拟，研究人员可以快速、准确地了解材料的力学性能，为材料设计和工程应用提供重要参考。
其次，LAMMPS在生物物理学领域也有着广泛的应用。
科研人员利用LAMMPS模拟了蛋白质在水溶液中的结构和动力学行为。
他们通过建立蛋白质的原子模型，并采用相应的力场参数，模拟了蛋白质在水溶液中的折叠、解折叠等结构变化过程，以及蛋白质与其他分子的相互作用。
通过LAMMPS的模拟，科研人员可以深入理解蛋白质的结构和功能，为药物设计和疾病治疗提供重要依据。
最后，让我们来看一个地质学领域的案例。
研究人员利用LAMMPS模拟了岩石的变形和破裂过程。
他们建立了岩石的原子模型，并模拟了岩石在地质应力作用下的变形和断裂过程。
通过LAMMPS的模拟，研究人员可以观察岩石内部的应力分布、裂纹扩展等现象，深入理解岩石的力学行为和断裂机制，为地质灾害预测和防治提供重要支持。
综上所述，LAMMPS作为一款强大的分子动力学模拟软件，在材料科学、生物物理学、地质学等领域都有着广泛的应用。
通过LAMMPS的模拟，科研人员可以深入理解材料的力学性能、蛋白质的结构和功能、岩石的力学行为等重要问题，为相关领域的研究和应用提供重要支持。
希望本文介绍的LAMMPS案例能够对您有所启发，也欢迎您在实际应用中进一步探索LAMMPS的潜力和价值。
lammps 粘度计算案例本文将介绍lammps粘度计算的案例。
lammps是一种用于大规模原子分子材料模拟的分子动力学软件包。
通过使用lammps，可以对不同物质的粘度进行计算，以便更好地理解物质的流动性质。
在lammps中，粘度的计算可以使用Green-Kubo方法实现。
该方法基于液体的自相关函数，通过积分计算导致液体粘度的传播。
以下是一个关于使用lammps计算液体粘度的案例。
首先，我们需要准备一个lammps的输入文件。
假设我们要研究的是液体水的粘度。
我们可以创建一个包含液体水分子的输入文件，设置相应的参数和计算步骤。
以下是输入文件的示例：```# Lammps input script for viscosity calculationunits realdimension 3boundary p p patom_style fullread_data water.data# Potential settingspair_style lj/cut/coul/long 10.0 10.0pair_coeff 1 1 0.1553 3.166bond_style harmonicbond_coeff 1 0.9572 0.1535# Run settingstimestep 1.0thermo_style custom step temp pe ke etotal press vol lx ly lzthermo 1000run 10000# Compute viscosity using Green-Kubo methodcompute msd all msdvariable mu equal 0.5 * v_msd[4] / (6 * 10000 * 1.0e-6)print "Viscosity: ${mu}"```上述输入文件首先设置了lammps的计算单位和边界条件。
Project #2金属中的点缺陷：空位和间隙原子一、空位从晶体中移去一个原子，即可形成空位。
本例将运用 LAMMPS 计算空位形成能, E v. LAMMPS 输入文件为in.vacancy1) 在 fcc 结构的完整Cu晶体中引入一个空位沿<100>方向构造一个 4 ×N×N×N 的晶体。
N为input 文件中lattice命令指定的个方向上的晶胞重复单元数。
2) 弛豫当一个原子从晶体中移走之后，周围的原子将相应地调整位置以降低体系势能。
为得到稳定的构型，需要对体系进行弛豫，relaxation. LAMMPS提供两种能量最小化方式，cg 和 sd。
本例中选用 sd 方式进行能量最小化。
如下是输入文件，in.vacancy:3) 运行lammps4) 计算空位形成能空位浓度由下式给出：[n ] = exp( − F v / k B T ).其中 F v = E v − TS v 为形成一个空位所需要的Helmholtz 自由能.忽略熵S v , 空位浓度公式简化为[n ] = exp( −E v / k B T ).设 E 1 为完整晶体能量，含N 个原子；E 2 为弛豫后的晶体能量，含N – 1个原子。
空位形成能 E v 为：211v N E E E N -≡-或 ()21v coh E E N E ≡--,其中 E coh = E 1 / N , 为完整晶体的内聚能。
本例中以EAM 模型计算4×(20×20×20)=32000个原子的体系，得到空位形成能E v ~1.26 eV ，文献中的实验值为~1.28 eV ，符合较好。
另由上式计算得到，300K 温度下的空位浓度为~ 7.59×10-22 ，1350 K (T m ) 时的空位浓度~ 2.2×10-5（文献中的实验值为~2×10-4 ）。
lammps拉伸案例
LAMMPS 是一个用于模拟分子动力学的开源软件。
以下是使用 LAMMPS
进行单晶铁拉伸模拟的一个基本案例：
1. 设置基本参数：定义模拟的单位，比如使用金属的单位系统。
同时设定模拟的维度为三维。
2. 建立模型：创建单晶铁的分子模型，模型的尺寸可以是nm × nm × nm，边界条件设置为ppp周期性边界。
3. 设置势函数：选择合适的势函数，例如 EAM（嵌入原子方法）势函数。
4. 能量最小化：进行能量最小化，获得结构合理的单晶铁组织。
5. 温度初始化：设定模拟开始时的温度为300K。
6. 设置计算参数：例如设定时间步长，选择适当的邻居搜索方法和范围等。
7. 结构驰豫：在npt系综下进行弛豫，时间为30ps。
8. 拉伸模拟：对模型进行拉伸，模拟单晶铁在拉伸过程中的行为。
以上步骤是一个基本的模拟流程，具体的参数和设置可能会根据模拟的具体需求和目标有所不同。
在进行模拟时，应充分考虑实际情况，并进行适当的调整。
lammps切削案例LAMMPS（大型原子/分子模拟程序）是一款开源的分子动力学模拟软件，用于模拟原子和分子系统的行为。
它广泛应用于研究材料科学、生物物理学、化学、凝聚态物理学等领域。
在材料科学领域，LAMMPS被广泛用于研究切削过程。
切削是一种常见的制造加工过程，用于将材料从工件上去除，通常通过在材料表面施加剪切力来实现。
在切削过程中，材料受到高应力和高温的作用，会产生各种力学和热学效应，如塑性变形、热膨胀、摩擦和磨损等。
通过使用LAMMPS模拟切削过程，研究者可以更好地理解切削中材料的行为及其与切削参数的关系。
下面以钨为例，介绍如何使用LAMMPS模拟钨的切削过程。
需要定义钨的原子模型。
钨的晶体结构属于体心立方（BCC），因此可以使用合适的原子间相互作用势函数来模拟钨的行为。
例如，可以使用EAM（Embedded Atom Method）势函数，它可以描述原子间的相互作用和电子-原子之间的相互作用。
然后，在模拟中需要定义切削力和切削速度等参数。
切削力可以通过施加一个与刀具相互作用的力来实现，切削速度可以通过改变原子的运动速度来实现。
还需要设置切削的方向和切削深度等参数。
接下来，使用LAMMPS进行切削模拟。
在模拟过程中，可以通过输出各种物理量，如原子的位移、速度和能量等，来分析材料的行为。
例如，可以研究材料的应力分布、塑性变形的产生和表面的磨损等。
通过分析模拟结果，可以得到切削过程中材料的行为规律和切削参数对材料性能的影响。
例如，可以研究切削速度对材料塑性变形的影响、切削力对材料表面损伤的影响等。
LAMMPS是一个强大的分子动力学模拟软件，可以用于模拟和研究各种材料的切削过程。
通过合理设置参数并进行模拟分析，可以从原子尺度上深入理解切削过程中材料的行为规律，为实际切削操作和材料设计提供科学依据。
LAMMPS（Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator）是一款大规模原子/分子并行模拟器，常用于模拟分子动力学系统。
在LAMMPS中，可以通过多种方法计算系统的粘度，其中一种常用的方法是基于MP（Molecular Power）方法。
以下是一个使用LAMMPS计算粘度的案例：
1. **建模与设置**：首先，建立一个模拟系统。
这可能涉及到设置不同的材料、边界条件、温度和压力等。
2. **初始化**：确保所有的粒子都处于正确的初始位置和速度。
3. **运行模拟**：进行一段时间的分子动力学模拟，使系统达到平衡状态。
4. **应用MP方法**：在模拟过程中，通过引入速度梯度来模拟剪切流。
系统被分为两个区域：高速区和低速区。
在这两个区域之间交换粒子的动量，可以计算系统的粘度。
5. **后处理**：分析模拟结果，提取所需的数据，如粒子速度、应力等。
利用这些数据，可以进一步计算系统的粘度。
6. **结果分析**：根据计算出的粘度值，可以对系统的流变性质进行评估和分析。
以上是一个简化的流程，实际的模拟过程可能会更复杂，涉及
到更多的参数和细节。
为了获得准确的结果，需要仔细调整模拟参数，并确保正确地应用了MP方法。
请注意，由于LAMMPS是一个复杂的软件包，对于初学者来说可能需要一些时间来熟悉其使用方法和功能。
在进行模拟之前，建议先熟悉相关的理论和方法，并参考LAMMPS的官方文档和教程。
Project #1硅的晶格常数和体弹模量的计算一、平衡晶格常数和内聚能自然条件下硅为金刚石结构(dc )。
计算模拟时，我们可以假定它为各种结构，f cc, bcc, sc, dc. 可以预测，模拟的dc 结构的硅的体系能量最低，也即最稳定。
下面我们将运用LAMMPS 来对硅的各种结构进行模拟。
定义晶格能量为Φ， 数密度为 ρ：potE N Φ=N Vρ= 其中E pot 为势能，N 为体系总原子数，V 为体系的体积。
选取 Stillinger-Weber (SW)，以下面命令执行 lammps 运算：其中，lmp_serial 为 lammps 命令；”<” 符号为读取符；in.Silicon 为输入文件，里面包含运算所需要的各种数据和命令；-log 指定输出文件的名称。
可以看到屏幕上显示出lammps 运行的信息。
这个计算量很小，所以很快就结束。
接下来以如下命令来查看计算得到的数据：grep 是linux 中一个很重要的命令，用来搜索文本，读取匹配的行并打印出来。
这里是搜索 dc.log 文件，将 @ 开头的行打印出来。
如下：晶格参数为5.4305埃,数密度为0.0499540303，每个原子的能量为-4.336599609eV.下面具体来看刚才给的输入文件，in.Silicon .dc.log 文件中有原子总数的信息，每个金刚石晶胞中有8个原子，383216⨯=，所以是216个原子。
如下给出各种结构下的体系的原子数：晶体结构类型晶胞中的原子数 总原子数 简单立方SC1 27 体心立方BCC2 54 面心立方FCC4 108 金刚石DC 8 216表1.不同晶体结构中的原子数下图是计算模拟得出的各种结构下的数密度与每个原子能量的关系图。
横坐标为数密度， 以金刚石为例，ρ= 8/5.4315^3=0.049926，也即我们直接通过 grep 命令得到的第二项值；纵坐标为每个原子的能量，为第三项值。
一、简介1.SiC热分解制备石墨烯自2004年Novoselov、Geim和合作者们从石墨上剥离出世界上第一种二维材料——单层石墨：石墨烯（Graphene）以来，石墨烯就受到了科技界的广泛重视[1]。
Novoselov 和Geim两人因此在2010年获得了诺贝尔物理学奖。
因为石墨烯的独特特性，在许多技术领域例如光电子学上它都被寄予厚望。
研究石墨烯这种材料相关的物理化学特性和发展大面积、高质量生长石墨烯的技术，同时将其与器件物理学联系起来是我们研究和应用石墨烯的必由途径。
石墨烯是由碳元素组成的二维六边形材料，其在光学、电学、热学、力学等性质十分优异。
它有可能在后摩尔定律时代成为硅（Silicon）的继任者，在单分子气体传感器[2]、自旋电子学[3]、量子计算[4]、太赫兹振荡器[5]等等领域发挥重要作用。
如今，从石墨上剥离出石墨烯仍然是一种重要的石墨烯制备方方法。
然而，这种方法产生的石墨烯大小通常不超过1000 μm2，只适合实验室研究，尚不能在工业上大规模应用。
科学家发展了其他的石墨烯制备方法，包括将石墨烯视作一种薄膜来生长的化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition, CVD）法、热分解碳化硅法（SiC thermal decomposition）、氧化石墨烯还原法（Graphene oxide reduction）等。
CVD法通过使含碳气源在有催化作用的金属表面分解或者使溶入到这些有催化作用的金属中的碳（C）发生表面偏析，使得在金属表面生成石墨烯或者多层石墨烯（Few-Layer Graphene, FLG）。
能否直接在半导体/绝缘体上生长石墨烯呢？碳化硅热分解成功的解决了这一问题。
最早试图使六方晶系的SiC晶体石墨化的研究报告见于1961年，Badami在高温和真空环境下得到了发生了一定石墨化的SiC[6]。
在一定的退火条件下，SiC晶体表面发生热分解，Si原子发生解吸附，而C原子留下来重新排列和组合可以生长成外延型的石墨烯层[7]。
