6.12. MD ‣ LAMMPS メニュー

LAMMPSに関するメニューです。

LAMMPSをインストールする方法は インストール に記載しています。

6.12.1. キーワード設定

LAMMPSの計算条件を設定します。設定後、すぐに計算を実行する場合は Run ボタン、一旦メインウィンドウに戻る場合は OK ボタンを押してください。

Run をクリックしたときの挙動は LAMMPS実行 を参照してください。

Reset ボタンでデフォルトの状態に戻ります。 Save ボタンでForce Fieldを除く設定を保存します。 Load ボタンで Save にて保存した設定を読み込みます。

Extending Simulation

継続ジョブを実行します。

詳細は LAMMPS実行 を参照してください。

Preset

計算条件のプリセットを指定します。プリセットの内容は、各キーワードから確認できます。

MPI

MPI並列数を指定します。

Basic

Units

単位系を指定します。

real

主に分子系で指定します(A, fs, Kcal/mol）。

metal

主に結晶系で指定します(A, ps, eV）。

lj

主にDPD計算で指定します(無次元単位）。

Atom Style

計算する系の種類を指定します。 Units に応じて変化します。

Pair Style

相互作用計算の方法を選択します。

Potential File

ポテンシャルファイルを選択します。LAMMPS本体をインストールしたフォルダ直下の Potential フォルダ内のファイルをリストアップします。選択肢は Pair Style に応じて変わります。

Time Step

時間積分の刻み幅を指定します。単位は選択した Unit により変わります。

# of Time Steps

時間積分ステップの最大数を指定します。

Generate Velocity

チェックをした場合は初速度が与えられます。

Ensemble

時間積分の種類を指定します。 nvt （温度一定のカノニカルアンサンブル）, npt （温度、圧力一定のアンサンブル）, nve （体積とエネルギー一定のミクロカノニカルアンサンブル）, minimize （CG法によるエネルギー最小化）のいずれかを選択します。

Temperature

目標温度を指定します。アニーリング計算時には始状態の温度を指定します。

Pressure

目標圧力を指定します。

Pressure Control

圧力制御の際のセルの動かし方を指定します。

Constrain Hydrogen

水素原子をSHAKE法で拘束します。

Advance

Boundary X Y Z

周期境界条件を指定します。 p （periodic）, f （non-periodic and fixed）, s （non-periodic and shrink-wrapped）, m （non-periodic and shrink-wrapped with a minimum value）のいずれかを選択します。

Energy Tolerance

minimize計算時のエネルギーに関する打ち切り誤差を指定します。

Force Tolerance

minimize計算時の力に関する打ち切り誤差を指定します。

Tdamp

温度制御の時定数パラメータを指定します。

Pdamp

圧力制御の時定数パラメータを指定します。

Reset COM Motion

MD計算時に系全体の重心の運動を凍結する方法を選びます。

Reset Interval

Reset COM Motion の頻度をタイムステップで指定します

Random Seed

初速度発生時の擬似乱数の種を指定します。

Tchain

Nose-Hoover chainの段数を指定します。

Pchain

圧力制御の段数を指定します。

box tilt large

シミュレーションセルの変形の許容度合を指定します。

rigid

分子を剛体として扱います。

SHAKE tolerance

SHAKE法の打ち切り誤差を指定します。

Output

Dump Interval (dump)

dump形式で座標を出力する頻度をタイムステップ数で指定します。

Dump Interval (xtc)

xtc形式で座標を出力する頻度をタイムステップ数で指定します。

Dump Interval (xyz)

xyz形式で座標を出力する頻度をタイムステップ数で指定します。

Log Interval

log ファイルにエネルギー変数を書き出す頻度をタイムステップ数で指定します。

Calc Fluctuation Properties

熱力学量の揺らぎから比熱と等温圧縮率をon-the-flyで計算し出力します。

Calculate Thermal Conductivity

原子の流速の自己相関関数とGreen-Kubo式から熱伝導率をon-the-flyで計算し出力します。

Calc Interval

熱伝導率計算における自己相関関数の算出頻度を指定します。

ACF Length

熱伝導率計算における自己相関関数の長さを指定します。

Calculate viscosity

圧力テンソルの自己相関関数とGreen-Kubo式から粘度をon-the-flyで計算し出力します。

Calc Interval

粘度計算における自己相関関数の算出頻度を指定します。

ACF Length

粘度計算における自己相関関数の長さを指定します。

Interaction

Cutoff(vdw)

vdw(LJ)ポテンシャルのカットオフ半径を指定します。

Cutoff(Coulomb)

Coulomb(静電)ポテンシャルのカットオフ半径を指定します。

Neighbor Search

近接粒子探索時のアルゴリズムを指定します。

Neighbor Skin

近接粒子探索時の探索半径の余分を指定します。

Automatically set Nmesh

Pair Style = lj/cut/coul/long の際に使用されるPPPM法のメッシュ数をK-space accuracyから自動的に設定します。

Nmesh for kx, ky, kz

PPPM法のメッシュ数を指定します。

PPPM Order

PPPM法のSpline補間次数を指定します。

K-space accuracy

PPPM法の許容相対誤差を指定します。

Enable Long Range Correction

vdwポテンシャルのカットオフ補正項の有無を指定します。

Non-equiliibrium (1)

Enable Elongation

伸長計算を有効にします。 Ensemble が minimize 以外の時に指定できます。

Affine Transformation

伸長計算時に原子位置をシミュレーションセルに合わせてアフィン（相似）変形するか指定します。

Eng. Strain Rate

伸長計算時の伸長速度を工業ひずみで指定します。 Max Eng. Strain には最終ステップにおけるひずみの予測値が表示されます。

Preserve Volume

伸長計算時に、シミュレーションセルの体積を一定に保つよう伸長方向に垂直な方向のセルサイズを変形させます。

Enable Simulated Annealing

アニーリング計算（温度を一定速度で変化させる計算）を有効にします。 Ensemble が nvt , npt の時に指定できます。 Temperature の値が始状態の温度、 Final Temperature の値が終状態の温度となります。

Final Temperature

アニーリング計算時の終状態の温度を指定します。

Annealing Rate

アニーリング計算時の加熱または冷却速度が表示されます。

Enable Pulling

指定した原子群を一定速度で移動させるPull計算を有効にします。 Ensemble が minimize 以外の時に指定できます。

Pulled Atoms

Pull計算時に、 グループ選択 でPullしたい原子（複数可）を選択した上で Set ボタンをクリックすると、その原子がPullのターゲットとなります。

Pulled Velocity

Pull計算時の、Pull速度を指定します。

Restraint

Enable Restraint

指定した2原子間の距離を拘束した計算を実施します。Ensemble が minimize 以外の時に指定できます。

Restrained Atoms

拘束計算時に、2原子を グループ選択 し Set ボタンをクリックすると、その原子が拘束のターゲットとなります。

Bond Length

拘束計算時の、2原子間の拘束距離を指定します。

Initial Strength

拘束計算時の、始状態における拘束ポテンシャルのバネ係数を指定します。

Final Strength

拘束計算時の、終状態における拘束ポテンシャルのバネ係数を指定します。

Enable Position Restraint

指定した原子の絶対座標を固定した計算を実施します。固定されていない原子の温度はlogにTempFreeとして出力されます。

Restrained Atoms

絶対座標を固定する原子を指定します。

Automatic

Rescale velocities to..

NVEアンサンブルにおいて目標温度に系の温度を近づけたい時に使います。計算中の平均温度とここで入力した温度からスケーリング係数を算出して、最終構造の各粒子の速度をスケーリングします。

Rescale box size to..

NPTアンサンブルで計算した後に、設定圧力に近い状態でNVEまたはNVTアンサンブルで計算した場合に使用します。最終構造を、計算中の平均セルサイズにスケーリングします。

Options

Make a Backup of Working Directory

作業ディレクトリのバックアップを行う際に選択します。

Restore Working Directory

継続ジョブが異常終了時など、作業ディレクトリを実行前の状態に戻す際にクリックします。

Dump all files for remote

Linux環境でのジョブ実行に必要なファイルを出力します。 リモートジョブ 機能で生成されるファイルと同じファイルが出力されます。

Force Field

Generate parameters

メインウィンドウに表示された系に対し、新たに力場パラメータをアサインしトポロジファイル（topファイル）を作成します。

Force field

(General)

タンパク質、水分子以外の分子の力場を指定します。 内部では、GAFF, OPLS/AA-Lの場合は acpype が、Dreidingの場合は内製プログラムが使用されます。 Dreidingの設定は polymer/dreiding.lib.txt に書かれています。

Exception

特定の分子に対し、(General)にて選択した力場を使わず、ユーザが指定するLJパラメータを割り当てます。 サブウィンドウの左の欄にてLJパラメータを指定したい分子にチェックを入れ、右の欄でLJパラメータを入力します。

注釈

例えば固液界面系において固相の原子にLJパラメータを割り振りたい時などに使用します。

(Protein)

タンパク質の力場を指定します。ここで、PDBやgroフォーマットにおいてアミノ酸残基の名前が割り当てられている原子がタンパク質として認識されます。内部的には gmx pdb2gmx が使用されます。

警告

残基名を含まないファイルから分子構造を読み込んだ場合は本機能を使用できません。

(Water)

水分子の力場を指定します。 溶媒を配置/セルを構築 で選択した水モデルを指定する必要があります。内部的にはCygwinにインストールされたGromacsのトポロジのライブラリからパラメータを取得します。

Charge

Assign charges

acpype により算出する電荷を用いてトポロジファイルを作成します。 Method にはその方法を指定します。

警告

ポリマーの場合は acpype による電荷の算出に時間がかかるため、あらかじめポリマービルダを用いて系を作成し、 Use User-defined Charge にチェックを入れてください。

Use user-defined charge

メインウィンドウ上で設定されている各原子の点電荷の値を用いてトポロジファイルを作成します。

注釈

メインウィンドウ上で設定されている点電荷の値は、 表示ボタンエリア のアノテーションボタンから User Charge などを選択するか、.mol2形式で保存し テキストエディタで開く で開くことにより確認できます。

Add [position_restraints] for protein

タンパク質が存在する場合は Advance タブにおける -POSRES で位置を拘束するための情報（ [position_restraints] セクション）をトポロジファイルに書き込みます。タンパク質が存在しない場合は無視されます。

Add [position_restraints] for selected atoms

ユーザが指定する分子に対し、 Advance タブにおける -POSRES で位置を拘束するための情報（ [position_restraints] セクション）をトポロジファイルに書き込みます。 例えば固液界面系に於いて固相を固定する場合などに使用します。

Add [distance/angle/dihedral_restraints] for selected atoms

ユーザが指定する分子に対し、 Advance タブにおける -POSRES で距離・角度・二面角を拘束するための情報をトポロジファイルに書き込みます。

Dump Now

現在の設定に基づき、トポロジファイルを生成します。

注釈

• Load from Existing File を選択しない場合はソルバの実行時に自動的にトポロジファイルが生成されるため、この操作は必須ではありません。
• トポロジファイルをエディタ等で編集してカスタマイズしたい場合は、本機能を使用して保存した上で、 Load from Existing File にて選択してください。

Load from existing file/Use parameters in displayed file

既に存在しているトポロジファイルを用いてMD計算を実行する場合に選択します。 LAMMPSの場合は、メインウィンドウで既に存在しているdataファイルを用いてMD計算を実行する場合に選択します。

Edit

選択されたトポロジファイルをテキストエディタで編集する。

Generate Simulation Cell

メインウィンドウにおいてシミュレーションセルが定義されていない場合のみ設定が有効となる。チェックが入っている場合は、メインウィンドウに表示された分子の周囲に Distance で指定された距離だけ離れた場所にシミュレーションセルを自動発生させる。

6.12.2. LAMMPS実行

LAMMPSを実行します。 状況に応じて実行方法が異なります。

• （デフォルト） Extending Simulation にチェックがなく、 Force Fieldタブ ‣ Generate parameters にチェックが入っている場合

  dataファイル（座標とトポロジを含むファイル）を新規に生成してからジョブを開始します。

• Extending Simulation にチェックがなく、 Force Fieldタブ ‣ Use parameters in displayed file にチェックが入っている場合

  メインウィンドウで開かれているdataファイルを使用してジョブを開始します。

• Extending Simulation にチェックがある場合

  メインウィンドウで開かれているdataファイルに紐づけられた作業ディレクトリの中にある lmp_tmp_final.data 用いてジョブを開始します。

実行に伴い以下のファイルが生成されます。 例として入力ファイルが water.data の時のファイル/フォルダ名を併記しています。

種類	説明
outファイル water.log	LAMMPSのログファイルです。
batファイル water.bat	LAMMPSとそのプリ・ポスト処理を実行するための バッチファイルです。
作業ディレクトリ water_lmp_tmp\	作業ディレクトリです。

作業ディレクトリには以下のファイルが生成されます。 ここでは主要なファイルのみ示しています。

種類	説明
lmp_tmp.data	read_dataで指定される計算の初期状態のファイルです。
lmp_tmp.in	計算条件を指定するファイルです。
lmp_tmp.log	ログファイルです。 water.log と同じものです。
lmp_tmp.dump	dump形式のトラジェクトリファイルです。
lmp_tmp.restart	最終状態の情報を含むrestartファイルです。
lmp_tmp_final.data	最終状態の情報を含むdataファイルです。 restartファイルから生成されます。
postproc.sh	LAMMPSが生成する lmp_tmp_final.data が、 そのままではLAMMPSの実行には不十分なため、 不十分な情報を補うための処理を行うスクリプトです。
lmp_tmp.xtc	結果処理にGromacsツールを使用するための、 xtc形式のトラジェクトリファイルです。
lmp_tmp.xtc	結果処理にGromacsツールを使用するための、 xtc形式のトラジェクトリファイルです。
lmp_tmp.gro	結果処理にGromacsツールを使用するための、 gro形式の座標ファイルです。 入力ファイルとして指定されたdataファイルから変換して 作成されます。

ヒント

作業ディレクトリ

• 作業ディレクトリとは、メインウィンドウで開かれているファイルの名前に接尾辞を加えた名前のフォルダです。

  • 接尾辞はソルバの種類により変わります。
  • 例えばGromacsの場合は、メインウィンドウで開かれているファイルが aaa.gro で、接尾辞が _gmx_tmp の場合、作業ディレクトリの名前は aaa_gmx_tmp となります。

• メインウィンドウで開かれているファイルと同じ階層に置かれている必要があります。

• 継続ジョブの時も同名の作業ディレクトリで処理が流れますが、デフォルトでは継続ジョブの実施直前に、直前のジョブの作業ディレクトリのバックアップが作成されます。

  • バックアップの名前は、重複する名前が存在しない範囲で一番小さい番号が付いたものになります。例えば、作業ディレクトリが aaa_gmx_tmp のときは aaa_gmx_tmp1 となります。
  • 番号が付いていないディレクトリが常に最新のものとなります。

ジョブは Winmostar Job Manager を通じて実行されます。

6.12.3. アニメーション

dataファイルとdumpファイルを選択し、MD計算のトラジェクトリをアニメーション表示します。

メインウィンドウのファイル名は変化しません。

アニメーション表示の操作方法は Animationウィンドウ を参照してください。

6.12.4. エネルギー変化

ログファイルを選択し、エネルギー、温度、圧力などの各種熱力学量のグラフを表示します。thermo_styleで指定した値をプロットすることができます。

サブウィンドウの操作方法は Energy Plotウィンドウ を参照してください。

6.12.5. 最終構造を読み込み

*_lmp_tmp\lmp_tmp_final.gro を開きます。

本機能を使うとメインウィンドウのファイル名は変化しません。

6.12.6. 動径分布関数

LAMMPSが出力したxtcファイルとWinmostarが自動生成したgro, ndxファイルを選択し、動径分布関数を表示します。

詳細は 動径分布関数 を参照してください。

6.12.7. 平均二乗変位

LAMMPSが出力したxtcファイルとWinmostarが自動生成したgro, ndxファイルを選択し、平均二乗変位と自己拡散係数を表示します。

詳細は 平均二乗変位 を参照してください。

6.12.8. 散乱関数

LAMMPSが出力したxtcファイルとWinmostarが自動生成したgro, ndxファイルを選択し、散乱関数を表示します。

詳細は 散乱関数 を参照してください。

6.12.9. 比誘電率

LAMMPSが出力したxtcファイルとWinmostarが自動生成したgro, ndx, mdp, topファイルを選択し、散乱関数を表示します。

詳細は 比誘電率 を参照してください。

6.12.10. 密度分布

LAMMPSが出力したxtcファイルとWinmostarが自動生成したgro, ndx, mdp, topファイルを選択し、密度分布を表示します。

詳細は 密度分布 を参照してください。

6.12.11. 各種自己相関関数

Green-Kubo式を用いた熱伝導率、粘度算出時に出力される自己相関関数を表示します。

6.12.12. 散逸粒子動力学

6.12.12.1. DPDセルビルダ

散逸粒子動力学用のシミュレーションセルを作成します。

Monomers Available

ポリマー鎖を構成するモノマー（粒子）を選択します。

# of Monomers

選択したモノマーの数を指定します。

>> Add >>

選択したモノマーを追加します。

Branch

Start

分岐開始位置を指定します。

End

分岐終了位置を指定します。

Monomers Used

追加したモノマー種と数がリスト表示されます。

Clear

リストアップされたモノマー種を全て削除します。

<< Delete <<

追加したモノマーを削除します。

# of Polymers

ポリマー鎖の数を指定します。

>> Add >>

リストアップされたポリマー鎖を計算対象に追加します。

Polymers Used

追加したポリマー鎖の構成と本数がリスト表示されます。

<< Delete <<

追加したポリマー鎖を削除します。

Density

系の密度（無次元）を指定します。

Build

シミュレーションセルを構築します。

Reset

すべての設定をデフォルトに戻します。

Close

ウィンドウを閉じます。

6.12.12.2. ポテンシャル編集

Winmostar独自形式の散逸粒子動力学用のポテンシャルファイルを作成・編集します。

Potential Files

散逸粒子動力学に用いるポテンシャルファイルを選択します。

New

新たにポテンシャルファイルを作成します。

Delete

選択したポテンシャルファイルを削除します。

Massタブ

Species

モノマー（粒子）名が表示されます。

Mass

質量（無次元）を設定します。

Bondタブ

R_0

結合（ボンド）ポテンシャルパラメータR_0（平衡距離、無次元）を設定します。

K

結合（ボンド）ポテンシャルパラメータK（バネ定数、無次元）を設定します。

Nonbondタブ

Aij

非結合ポテンシャルパラメータAij（無次元）を入力します。

Rcut

非結合ポテンシャルパラメータRcut（カットオフ半径、無次元）を入力します。

Set

設定したポテンシャルパラメータがリストに反映されます。

OK

設定したポテンシャルパラメ-タをポテンシャルファイルに保存してウィンドウを閉じます。

Close

設定内容を破棄してウィンドウを閉じます。