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二维材料分子动力学计算
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培训讲师

余老师,国内985高校博士毕业,现访学于法国著名材料研究组。余老师曾担任面向本科生的分子动力学课程讲师,以及本科生小组课外科研实践辅导教师,自2017年起担任大发5分pk10材料计算科技顾问,并担任分子动力学1对1培训讲师。

 

培训内容

##### 第一天
- **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、MC
- 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. Lammps软件定制化安装
- 2.1 Lammps软件安装基本方法介绍
- 2.2 Lammps软件安装扩展包介绍-根据自己计算体系进行定制化安装
- 2.3 Linux并行版Lammps,GPU加速版Lammps编译安装方法
- 2.4 Windows版Lammps版安装,实现在Windows系统并行计算
#### `实践操作:编译得到自己的并行版Lammps计算程序(Linux版 and Windows版)`
3. 分子动力学软件初阶建模实践
- 3.1 建模软件基本操作与界面详解:导入导出模型,格式转换等
- 3.2 晶体建模:由晶体参数构建原胞、构建超胞、引入缺陷、建立表面、设置真空层等
- 3.3 非晶体建模:手动草画分子、异质结晶格匹配、模型拼接与组装等
- 3.4 复杂模型搭建:溶液(水、离子液体)等固液界面搭建、构建石墨烯、MoS2、MXene等典型二维纳米材料模型

##### 第二天
4. Windows平台分子动力学模拟实践
- 4.1 常用Windows平台分子动力学计算流程实践详解:建模 > 能量最小化 > 模拟 > 结果分析
#### `实践操作:构建二维多孔石墨烯/水溶液固液界面模型,并进行二维纳米孔分子渗透过滤模拟`
5. LAMMPS 模拟流程与参数详解
- 5.1 结合分子动力学理论内容详解LAMMPS模拟流程
- 5.2 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)
- 5.3 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
- 5.4 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
- 5.5 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)
6. LAMMPS 模拟入门实践
- 6.1 上机实践,使用Lammps操作完成结构弛豫,Cu原子晶格参数计算,原子表面摩擦friction、crack等问题的分子动力学模拟
- 6.2 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
-6.3 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
- #### `实例操作:Cu原子晶格参数、总能计算模拟与初步数据处理`
7. 分子动力学软件进阶建模实践
- 7.1 学会使用多种建模软件和方法:Packmol、Motenplate VMD topotool以及Lammps自有命令
- 7.2 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)
- 7.3 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
- 7.4 学会使用Ovito,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:指导各学员结合自己的研究课题设计自己的模拟模型,并完成建模`

##### 第三天
8. LAMMPS 模拟进阶实践-二维材料模拟设计专题
- 8.1 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”`
- 8.2 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”`
- 8.3 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”`
- 8.4 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”`
- 8.5 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”`
9. Lammps 进阶模拟流程设计
- 9.1 如何设计合理的模拟计算流程,并写成Lammps in文件
- 9.2 如何选择需要计算和导出的相关体系性质
- 9.3 导出实时模拟结构图片和动态轨迹
10. 进阶后处理/数据分析方法
- 10.1 体系动力学特性分析(均方差位移(MSD),结合Origin软件计算扩散系数等)
- 10.2 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),学会使用VMD中Tcl语言批量处理分析数据)
- #### `实践操作:"二维材料电极/电解质界面溶液双电层模拟设计"`

注:本次培训需自备笔记本,培训将提供测试账号体验。

 

注意:本课表系当时培训所使用的课表,老师在上课时与之略有出入,因此回看视频的顺序和内容随之有一些出入。

 

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