6.13. MD ‣ LAMMPS メニュー

LAMMPSに関するメニューです。

6.13.1. LAMMPSの設定方法

LAMMPSをインストールするには、2023/04/05バージョン以降のCygwinWMをインストールしてください。CygwinWMの /opt_win/LAMMPS*/bin/ に lmp_serial.exe や lmp_mpi.exe などが収められています。

WinmostarからLAMMPSを利用するための設定は ツール ‣ 環境設定 メニュー で行います。Winmostar V11.5.0以降を新規インストールしCygwinWM 2023/04/05バージョン以降を利用する場合は設定不要です。

まず プログラムパス ‣ LAMMPS で使用するLAMMPSの lmp_serial.exe 、 lmp_mpi.exe または lmp.exe を選択します。（ lmp_serial.exe を選択してMPI実行する際には同じフォルダに置かれた lmp_mpi.exe が自動で利用されます。）次に、 計算 ‣ mpiexec (LAMMPS) で MPICH を選択するか、 Select を選択し使用するMPIの mpiexec.exe を選択します。CygwinWMに収められたLAMMPSを使う場合は、CygwinWMの下の /opt_win/MSMPI/Bin/mpiexec.exe を選択します。最後に、 計算 ‣ Options for mpiexec (LAMMPS) で mpiexec.exe の引数を入力します。CygwinWMに収められたLAMMPSを使う場合は、-np %WM_NUM_PROC% と入力します。

ポテンシャルファイルを追加したい場合は、 ツール ‣ 環境設定 メニュー ‣ 計算 ‣ MD ‣ LAMMPSポテンシャルフォルダ ‣ Open potential directory をクリックし、開いたフォルダにポテンシャルファイルを追加します。

リモートマシンに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。

6.13.2. 力場を割り当て

力場を設定します。ソルバの種類に応じて、選択肢が変化します。

力場を割り当てた後、割り当てた力場を確認する場合は 情報を見る を使用します。

LAMMPSの場合、この機能を利用する時点でメインウィンドウに速度を含んだgroファイルを開いていると、速度を含んだdataファイルを生成します。同様にGromacsの場合、速度を含んだdataファイルを開いていると、速度を含んだgroファイルを生成します。GromacsおよびLAMMPSの計算データを速度付きで引き継ぎたいときに有用です。

一度力場を割り当ててMD計算を実行すると、結合次数が力場パラメータの平衡長から自動判定されます。力場の種類によっては、その際に決定された結合次数が力場割り当て前の結合次数とは異なる場合があります。一部の力場は、結合次数の影響を受けます。力場割り当て前の結合次数に戻したい場合は 結合をファイルから読み込む を使用してください。

自動でパラメータを割り当て

新たに力場パラメータを割り当てます。分子表示エリア中の結合で互いに連結した構造が1つの分子として認識されます。

(一般)

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, GAFF2, OPLS/AA-L+GAFFの場合は acpype 、Dreidingの場合は内製プログラム、UFFの場合はOpenBabelを独自に拡張したプログラム、OPLS-AAの場合はmktopが使用されます。 Dreidingの設定は polymer/dreiding.lib.txt に書かれています。 UFFの詳細は Universal Force Field を確認してください。

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。

(タンパク質)

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。

(水分子)

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。

タンパク質向けに[position_restraints]を追加

タンパク質が存在する場合は Advanced 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。

選択原子向けに[position_restraints]を追加

ユーザが指定する分子に対し、 Advanced 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。

選択原子向けに[distance/angle/dihedral_restraints]を追加

ユーザが指定する分子に対し、 Advanced 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、力場が割り当てられたファイルを生成します。

注釈

  • 力場の情報をテキストエディタ等で編集してカスタマイズしたい場合は、まず Dump Now を使用して力場情報を含むファイルを保存し、Gromacsの場合はtop、LAMMPSの場合はdataファイルをテキストエディタ等で編集してください。

  • 次に、Gromacsの場合は、 ファイル ‣ ファイルをインポート でgroファイルをインポートし（ 破棄して読み込み を選択）、 力場を割り当て で トポロジファイルに書かれたパラメータを使用 を選択して OK ボタンをクリックしてください。そして、topファイルの場所を聞かれるので、先ほど保存・編集したtopファイルを開いてください。

  • LAMMPSの場合は、 ファイル ‣ ファイルをインポート でdataファイルをインポートし（ 破棄して読み込み を選択）、 力場を割り当て で メインウィンドウのファイルに書かれたパラメータを使用 を選択し Next > ボタンをクリックしてください。dataファイルに力場の情報が書かれていない場合は、 力場の種類を選択してください と出るので、使用する汎用力場の種類を選択して OK ボタンをクリックしてください。

  • 電荷はメインウィンドウに表示されている構造から取得されます。メインウィンドウに複数種類の電荷が設定されている場合は（例えばGAMESSのログファイルを開きMulliken電荷とLowdin電荷が設定されている場合など）、（高優先）User電荷＞NBO電荷＞Lowdin電荷＞ESP電荷＞Mulliken電荷（低優先）の順番に優先され使用されます。

パラメータファイルを使用（無機物、ReaxFF、DPD向け）

（LAMMPS向け）無機物用ポテンシャル、ReaxFFまたはDPDを使用したい場合に選択します。 Next > ボタンを押した後に、実際に使用する力場の種類を指定します。pair_styleとPotential fileをユーザが自由に入力できるようにするためには、[ツール]-[環境設定]-[計算]において設定する必要があります。

トポロジファイルに書かれたパラメータを使用

（Gromacs向け）既に存在しているtopファイルを用いてMD計算を実行する場合に選択します。メインウィンドウには対応するgroファイルを開くかインポートしておく必要があります。開くかインポートした後に構造を編集するとtopファイルとの対応が破綻し計算できなくなります。開くかインポートした後に力場情報に影響しない範囲で（例えば結合変更せずに座標だけを編集するなど）構造を編集してから本機能を使いたい場合は、構造の編集後にgro形式でエクスポートし、そのファイルを開くかインポートしてから本機能を利用してください。

メインウィンドウのファイルに書かれたパラメータを使用

（LAMMPS向け）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。メインウィンドウには使用するdataファイルを開くかインポートしておく必要があります。開くかインポートした後に構造を編集するとtopファイルとの対応が破綻し計算できなくなります。 Next > ボタンを押した後に、使用する力場の種類を指定します。

6.13.3. ワークフロー設定

プロジェクトモードにおけるLAMMPSの計算フローを設定、実行します。Presetの12-Step Compressionは [Hofmann2000] , [Larsen2011] に記載されたポリマーの平衡化手順です。また、21-Step Compression-Decompressionは [Larsen2011] に記載されたポリマーの平衡化手順です。

[Hofmann2000]

  1. Hofmann, L. Fritz, J. Ulbrich, C. Schepers and M. Bohning, Macromol. Theory Simul., 9 (6), (2000), 293–327.

[Larsen2011] (1,2)

G.S. Larsen, P. Lin, K.E. Hart and C.M. Colina, Macromolecules, 44 (17), (2011 ), 6944-6951.

Preset

設定のプリセットを呼び出し、保存します。

# of Jobs

ジョブの数を指定します。

Enable parameter/structure scan

この機能を使うためにはアドオンの購入が必要です。特定のパラメータだけが異なる複数の計算を流したり（パラメータスキャン）、複数の構造に対し同一のパラメータで計算を流す（構造スキャン）ことが可能となります。

Config をクリックするとスキャン計算の設定画面が出現します。パラメータスキャンの際は Target Variable に%WM_SCAN1%を選択し、 Values の各行に%WM_SCAN1%に設定したいパラメータを入力します。そして、ワークフロー設定ウィンドウまたはキーワード設定ウィンドウにおいて設定したいパラメータに%WM_SCAN1%と入力します。構造スキャンの際は、分子表示エリアでアニメーションが出現した状態（SDFファイルを開くなど）で、 Target Variable に%WM_STRUCT%を選択します。

スキャン計算の終了後は ファイル ‣ プロジェクト ‣ スキャン結果表示 を利用して計算結果を集計します。

Import

Exportで出力した設定を読み込みます。ボタン右の矢印をクリックすると、過去同じプロジェクトまたはWinmostar上で使用した設定を呼び出すことができます。

Export

設定をファイルに出力します。

OK

設定した内容で計算を実行またはファイルを生成します。詳しくは プロジェクトモードの場合 を参照してください。

Details

計算条件を詳細に設定します。 キーワード設定 が立ち上がります。

Ensemble

アンサンブルの種類を指定します。
設定内容
Minimize
Ensemble=minimize
NVT
Ensemble=nvt
NPT
Ensemble=npt
NPT(aniso)
Ensemble=npt
Pressure control=aniso
NPT(z)
Ensemble=npt
Pressure control=z
NVE
Ensemble=nve
NPH
Ensemble=nph
NPH(z)
Ensemble=nph
Pressure control=z
NPT+Rescale Cell
Ensemble=npt
Rescale cell size=True
NVE+Rescale Vel
Ensemble=NVE
Rescale velocities=True
NVT(DPD)
Ensemble=nve
NVT(SLLOD)
Ensemble=nvt
Reset COM=Disable
Enable SLLOD=True
Temperature

温度を指定します。

Pressure

圧力を指定します。

Simulation time

シミュレーション時間を指定します。

# of snapshots

Dumpおよびxtcの出力数を指定します。

Initial velocity

Randomの場合は最初に速度をランダムに発生させます。From parentの場合は前のジョブの最終速度を引き継ぎます。

Free boundary condition

周期境界条件ではなく自由境界で計算します。
設定内容
True
Boundary=fff
Neighbor search=nsq
Reset COM motion=angular
False
Boundary=ppp
Neighbor search=bin
Reset COM motion=linear
Precision

計算精度を設定します。
設定内容
Low
Cutoff(vdW)=10
Cutoff(Coulomb)=10
Log interval=10
Time step(fs)=2
Tchain=3
Pchain=3
Shake tolerance=1e-5
PPPM order=4
K-space accuracy=1-e5
Medium
Cutoff(vdW)=12
Cutoff(Coulomb)=12
Log interval=20
Time step(fs)=1
Tchain=3
Pchain=3
Shake tolerance=1e-6
PPPM order=4
K-space accuracy=1e-6
High
Cutoff(vdW)=15
Cutoff(Coulomb)=15
Log interval=40
Time step(fs)=0.5
Tchain=1
Pchain=1
Shake tolerance=1e-9
PPPM order=6
K-space accuracy=1e-9

6.13.4. 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。

電荷が割り当てられていない分子がある場合は、 自動で電荷を割り当て が自動で立ち上がります。 力場が割り当てられていない場合は、 力場を割り当て が自動で立ち上がります。

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。

Continue 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。各プリセットは以下のキーワードを変更します。

Minimize
(fast)
NVT
(fast)
NPT
(fast)
NVE
(fast)

Pair style

lj/cut/coul/long

lj/cut/coul/long

lj/cut/coul/long

lj/cut/coul/long

Time step

2.0

2.0

2.0

# of time steps

5000

5000

5000

5000

Ensemble

minimize

nvt

npt

nve
Generate
initial velocity

True

False

False

Temperature

300

300

Pressure

1.0

Boundary Condition

p p p

p p p

p p p

p p p

Reset COM motion

linear

linear

linear

linear

Tchain

3

3

Pchain

3

Shake tolerance

1e-5

1e-5

1e-5
Dump interval
(dump)

100

100

100

100
Dump interval
(xtc)

100

100

100

100

Log interval

10

10

10

10

Cutoff (vdW)

Cutoff (Coulomb)

PPPM order

4

4

4

4

K-space accuracy

1e-5

1e-5

1e-5

1e-5
Minimize
(medium)
NVT
(medium)
NPT
(medium)
NVE
(medium)

Pair style

lj/cut/coul/long

lj/cut/coul/long

lj/cut/coul/long

lj/cut/coul/long

Time step

1.0

1.0

1.0

# of time steps

10000

10000

10000

10000

Ensemble

minimize

nvt

npt

nve
Generate
initial velocity

True

False

False

Temperature

300

300

Pressure

1.0

Boundary Condition

p p p

p p p

p p p

p p p

Reset COM motion

linear

linear

linear

linear

Tchain

3

3

Pchain

3

Shake tolerance

1e-6

1e-6

1e-6
Dump interval
(dump)

200

200

200

200
Dump interval
(xtc)

200

200

200

200

Log interval

20

20

20

20

Cutoff (vdW)

Cutoff (Coulomb)

PPPM order

4

4

4

4

K-space accuracy

1e-6

1e-6

1e-6

1e-6
Minimize
NVT
NPT
NVE

Pair style

lj/cut/coul/long

lj/cut/coul/long

lj/cut/coul/long

lj/cut/coul/long

Time step

0.5

0.5

0.5

# of time steps

20000

20000

20000

20000

Ensemble

minimize

nvt

npt

nve
Generate
initial velocity

True

False

False

Temperature

300

300

Pressure

1.0

Boundary Condition

p p p

p p p

p p p

p p p

Reset COM motion

linear

linear

linear

linear

Tchain

1

1

Pchain

1

Shake tolerance

1e-9

1e-9

1e-9
Dump interval
(dump)

400

400

400

400
Dump interval
(xtc)

400

400

400

400

Log interval

40

40

40

40

Cutoff (vdW)

Cutoff (Coulomb)

PPPM order

K-space accuracy
Minimize
(vapor,fast)
NVT
(vapor,fast)
NPT
(vapor,fast)
NVE
(vapor,fast)

Pair style

lj/cut/coul/cut

lj/cut/coul/cut

lj/cut/coul/cut

lj/cut/coul/cut

Time step

2.0

2.0

2.0

# of time steps

5000

5000

5000

5000

Ensemble

minimize

nvt

npt

nve
Generate
initial velocity

True

False

False

Temperature

300

300

Pressure

1.0

Boundary Condition

f f f

f f f

f f f

f f f

Reset COM motion

angular

angular

angular

angular

Tchain

3

3

Pchain

3

Shake tolerance

1e-5

1e-5

1e-5
Dump interval
(dump)

100

100

100

100
Dump interval
(xtc)

100

100

100

100

Log interval

10

10

10

10

Cutoff (vdW)

Cutoff (Coulomb)

PPPM order

K-space accuracy
Minimize
(vapor)
NVT
(vapor)
NPT
(vapor)
NVE
(vapor)

Pair style

lj/cut/coul/cut

lj/cut/coul/cut

lj/cut/coul/cut

lj/cut/coul/cut

Time step

0.5

0.5

0.5

# of time steps

20000

20000

20000

20000

Ensemble

minimize

nvt

npt

nve
Generate
initial velocity

True

False

False

Temperature

300

300

Pressure

1.0

Boundary Condition

f f f

f f f

f f f

f f f

Reset COM motion

angular

angular

angular

angular

Tchain

1

1

Pchain

1

Shake tolerance

1e-9

1e-9

1e-9
Dump interval
(dump)

400

400

400

400
Dump interval
(xtc)

400

400

400

400

Log interval

40

40

40

40

Cutoff (vdW)

Cutoff (Coulomb)

PPPM order

6

6

6

6

K-space accuracy

1e-9

1e-9

1e-9

1e-9
Minimize
(ReaxFF)
NVT
(ReaxFF)
NPT
(ReaxFF)
NVE
(ReaxFF)

Pair style

reax/c

reax/c

reax/c

reax/c

Time step

0.5

0.5

0.5

# of time steps

20000

20000

20000

20000

Ensemble

minimize

nvt

npt

nve
Generate
initial velocity

True

False

False

Temperature

300

300

Pressure

1.0

Boundary Condition

p p p

p p p

p p p

p p p

Reset COM motion

linear

linear

linear

linear

Tchain

1

1

Pchain

1

Shake tolerance

1e-9

1e-9

1e-9
Dump interval
(dump)

400

400

400

400
Dump interval
(xtc)

400

400

400

400

Log interval

40

40

40

40

Cutoff (vdW)

Cutoff (Coulomb)

PPPM order

K-space accuracy
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。

Force Field/Potential File

Units がrealの場合には、力場の種類を指定します。special_bonds, bond_style, angle_style, dihedral_style, improper_styleキーワードに影響します。

Units がreal以外の場合には、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 Units および 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。

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。

Generate Velocity

チェックをした場合は初速度が与えられます。

Random Seed

初速度発生時の擬似乱数の種を指定します。

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。

Tdamp

温度制御の時定数パラメータを指定します。

Use berendsen thermostat

fix nvtまたはnptではなくfix temp/berendsenを使って温度制御を行います。

Use velocity rescaling

fix nvtまたはnptではなくfix temp/rescalingを使って温度制御を行います。

Pressure Control

圧力制御の際のセルの動かし方を指定します。

Pressure

目標圧力を指定します。

Pdamp

圧力制御の時定数パラメータを指定します。

Use berendsen barostat

fix nphまたはnptではなくfix press/berendsenを使って圧力制御を行います。

Advanced
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。

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

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。

Velocity rescaling interval

速度スケーリングを適用する頻度を指定します。

Velocity rescaling window

速度スケーリングを適用する際のwindow（設定温度からの許容範囲）を指定します。

Velocity rescaling fraction

速度スケーリングを適用する際のfractionを指定します。1.0の場合は適用直後に設定温度に一致します。

Control temperature of specific group only

特定グループの温度のみを制御します。予め 登録グループを選択 で温度制御対象とするグループを登録しておいた状態で Select Group ボタンを押し、そのグループを選択します。

Constrain hydrogen atoms

水素原子をSHAKE法で拘束します。

SHAKE tolerance

SHAKE法の打ち切り誤差を指定します。

Automatically disable Shake if CH4-like molecule exists

メタン状の分子が含まれている時に自動でSHAKE法を無効にします。

Set "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。

Enable dynamic load balancing

ダイナミックロードバランシング（動的負荷分散）を有効にします。

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。

Dump Interval (restart)

restartファイル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。

Print log in high precision

log ファイルに書き出すエネルギー変数の桁数を増やします。

Sort dump file by id

dumpファイル内の粒子の並びをid（通し番号）でソートされた形にします。

Flush log

ログ出力時に都度flushします。

Include velocities in dump custom

dump形式で出力する際に速度も出力します。

Calculate 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。この方法ではfix ave/correlateコマンドを使うため自己相関関数の長さは固定長となります。

Calc interval

自己相関関数の算出頻度を指定します。

ACF length

自己相関関数の長さを指定します。自己相関関数の最大時間は(Calc Interval)×(ACF Length)×(Time Step)となります。

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。この方法ではfix ave/correlateコマンドを使うため自己相関関数の長さは固定長となります。

Calc interval

自己相関関数の算出頻度を指定します。

ACF length

自己相関関数の長さを指定します。自己相関関数の最大時間は(Calc Interval)×(ACF Length)×(Time Step)となります。

Calculate heat flux relaxation

原子の熱流の自己相関関数を出力します。この方法ではfix ave/correlate/longコマンド（multiple-tau correlator）を利用するためシミュレーション時間に応じて自動的に長時間の自己相関関数を取得できます。熱伝導率は別途ポスト処理から計算することができます。

Calc interval

自己相関関数の算出頻度を指定します。

Dump Interval

自己相関関数の出力頻度を指定します。

Calculate stress relaxation

圧力テンソルの自己相関関数を出力します。この方法ではfix ave/correlate/longコマンド（multiple-tau correlator）を利用するためシミュレーション時間に応じて自動的に長時間の自己相関関数を取得できます。粘度は別途ポスト処理から計算することができます。

Calc interval

自己相関関数の算出頻度を指定します。

Dump Interval

自己相関関数の出力頻度を指定します。

Calculate dipole relaxation

系全体のダイポールモーメントの自己相関関数を出力します。この方法ではfix ave/correlate/longコマンド（multiple-tau correlator）を利用するためシミュレーション時間に応じて自動的に長時間の自己相関関数を取得できます。

Calc interval

自己相関関数の算出頻度を指定します。

Dump Interval

自己相関関数の出力頻度を指定します。

Interaction
Modify cutoff radii not to exceed L/2

チェックを入れた場合は、Cutoff (vdw), Cutoff (Coulomb)が格子定数の半分を超えないように自動調整します。

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。

Cutoff(vdw)

vdw(LJ)ポテンシャルのカットオフ半径を指定します。

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。

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。

Disable Ewald(PPPM) if no charge exists

系が電荷を持たない場合に、自動でEwald（PPPM）法を無効にします。

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。

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 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

予め 登録グループを選択 でPullしたい原子を登録しておいた状態で Select Group ボタンを押し、そのグループを選択します。

Pull Velocity

Pull計算時の、Pull速度を指定します。

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 pressurization

圧縮計算（圧力を一定速度で変化させる計算）を有効にします。 Ensemble が npt , nph の時に指定できます。 Pressure の値が始状態の圧力、 Final Pressure の値が終状態の圧力となります。

Final Pressure

圧縮計算時の終状態の圧力を指定します。

Enable electric field

外部電場を与えます。 Sine wave を選ぶと、正弦波的に電場を与えます。 Constant を選ぶと、定常的に電場を与えます。

Amp & Freq

各方向の強度（Amp）と周波数（Freq）を与えます。 Enable electric field で Sine wave を選んだ時は下式で電場が与えられ、Aが強度、fが周波数となります。 Constant を選んだ時は強度のみが使われます。

A \sin ( 2 \pi f t)

Non-equiliibrium (2)
Enable adding force

Target atoms で指定した原子にz方向の力を加えます。加える力は Target Pzz とシミュレーションセルのXY平面の面積の値です。固液界面系において、固体（スラブ）に力を加え、系全体の圧力を調整したいときに有用です。

Target atoms

予め 登録グループを選択 で力を加えたい原子を登録しておいた状態で Select Group ボタンを押し、そのグループを選択します。

Target Pzz

Enable adding force で加える力を指定します。

Enable direct density control

シミュレーションセルを、最終ステップにおいて密度が Density at final step の値になるよう、強制的に線形に変形します。変形は相似的に行われます。圧力制御が安定しないが系をある程度圧縮したいときに有用です。

Density at final step

Enable direct density control 機能における最終ステップの密度を指定します。

Enable SLLOD method

SLLOD法の計算を有効にします。

Shear strain rate

SLLOD法計算時のせん断速度を指定します。

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

Set ボタンをクリックすると、マーカーが付いた2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

予め 登録グループを選択 で拘束したい原子を登録しておいた状態で Select Group ボタンを押し、そのグループを選択します。

Use spring potential

Restrained Atoms に指定した原子を初期位置からのばねポテンシャルで拘束します。 Reset positions of restrained atoms after run にチェックが入った場合は、計算終了後は初期位置に戻されるため、Continue simulationを繰り返しても最初に指定した位置から離れて移動することはありません。

Spring constant

ばねポテンシャルを使う際のばね係数を指定します。

Reset positions of restrained atoms after run

ばねポテンシャルを使う際、計算終了後に拘束した原子の位置を初期位置に戻します。

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 cell 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。

Additional Commands

read_dataの行の直前、run（またはminimize）の行の直前、およびrun（またはminimize）の行の直後に任意のコマンドを追加します。

Manual entry

生成されるLAMMPSのインプットスクリプト(inファイル)の中身が表示されます。この場所で直接編集することも可能です。ここに追記した内容は、ほかのキーワードを編集すると破棄されます。破棄されることを回避したい場合は、Additional Commandsに記入します。

Options
Restore Working Folder

継続ジョブが異常終了時など、作業フォルダ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。

Generate gro & ndx files every time

チェックが入っていない場合は、継続ジョブの時にgroとndxファイルを生成しません。

Reset

設定をリセットします。

Import

設定ファイルを読み込みます。

Export

設定ファイルを出力します。

6.13.5. 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） Continue Simulation にチェックがなく、 力場を割り当て において 自動でパラメータを割り当て または パラメータファイルを使用（無機物、ReaxFF、DPD向け） を選択した場合

    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。

  • Continue Simulation にチェックがなく、 力場を割り当て において メインウィンドウのファイルに書かれたパラメータを使用 を選択した場合

    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。

  • Continue 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フォルダの中にある 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。
作業フォルダ
water_lmp_tmp\
作業フォルダです。

作業フォルダ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.data
read_dataで指定される計算の初期状態のファイルです。
lmp.in
計算条件を指定するファイルです。
lmp.log
ログファイルです。
water.log と同じものです。
lmp.dump
dump形式のトラジェクトリファイルです。
lmp.restart
最終状態の情報を含むrestartファイルです。
lmp_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.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.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。
lmp.top
結果処理にGromacsツールを使用するためのtop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。
restart..bat
ジョブを中断し異常終了した際にこのバッチファイルを実行すると中断前の状態から計算が再開されます。
再開した場合、log, dumpファイルを使う結果解析時に再開前後のlog, dumpファイルは自動で結合されます。
restart.in
restart.batで計算を実行する際にlmp.inの代わりにこのファイルで計算を実行します。

ヒント

作業フォルダ

  • 作業フォルダとは、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、作業フォルダの名前は 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フォルダ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フォルダ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、作業フォルダが 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。

6.13.6. ログを表示

LAMMPSのログファイル（ *.log ）をテキストエディタで開きます。

6.13.7. ログの抜粋を表示

ログファイルの主要な情報を抜粋して表示します。

6.13.8. 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 アニメーション操作エリア を参照してください。

ReaxFFなどの化学結合の変化が起きる計算の場合、アニメーション操作エリアで Options ‣ Enable Dynamics Bond にチェックを入れると、毎ステップ結合距離から結合の有無が判定され結合の変化の様子を確認することができます。

6.13.9. 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。

6.13.10. 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。

6.13.11. 結果解析

6.13.11.1. 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。

6.13.11.2. 自己拡散係数/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 自己拡散係数/平均二乗変位 を参照してください。

6.13.11.3. 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。

6.13.11.4. 速度分布

LAMMPSが出力したxtc, dumpファイルとWinmostarが自動生成したgro, ndx, mdp, top, dataファイルを選択し、速度分布を表示します。mdp, topファイルはGAFFなどの汎用力場使用時のみ生成可能なため、パラメータファイルの使用時などは本機能を利用できません。

詳細は 速度分布 を参照してください。

6.13.11.5. 速度相関/振動スペクトル

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、速度相関関数および振動スペクトルを表示します。mdp, topファイルはGAFFなどの汎用力場使用時のみ生成可能なため、パラメータファイルの使用時などは本機能を利用できません。

詳細は 速度相関/振動スペクトル を参照してください。

6.13.11.6. 比誘電率/双極子モーメント

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、比誘電率または双極子モーメントの分布・ヒストグラムを表示します。mdp, topファイルはGAFFなどの汎用力場使用時のみ生成可能なため、パラメータファイルの使用時などは本機能を利用できません。

詳細は 比誘電率/双極子モーメント を参照してください。

6.13.11.7. 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。mdp, topファイルはGAFFなどの汎用力場使用時のみ生成可能なため、パラメータファイルの使用時などは本機能を利用できません。

詳細は 密度分布 を参照してください。

6.13.11.8. 自由体積

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、自由体積を表示します。mdp, topファイルはGAFFなどの汎用力場使用時のみ生成可能なため、パラメータファイルの使用時などは本機能を利用できません。

詳細は 自由体積 を参照してください。

6.13.11.9. 各種自己相関関数 (ave/correlate)

Green-Kubo式を用いた熱伝導率、粘度算出時に出力される、fix ave/correlateコマンドで作成された自己相関関数を表示します。

6.13.11.10. 各種自己相関関数 (ave/correlate/long)

fix ave/correlate/longコマンドで作成された自己相関関数を表示します。

6.13.11.11. 距離/角度/二面角分布

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、選択グループ間の距離、角度、または二面角の分布を表示します。mdp, topファイルはGAFFなどの汎用力場使用時のみ生成可能なため、パラメータファイルの使用時などは本機能を利用できません。

詳細は 距離/角度/二面角分布 を参照してください。

6.13.11.12. 水素結合解析

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、選択グループ間の水素結合を解析します。mdp, topファイルはGAFFなどの汎用力場使用時のみ生成可能なため、パラメータファイルの使用時などは本機能を利用できません。

詳細は 水素結合解析 を参照してください。

6.13.11.13. 慣性半径

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、選択グループの慣性半径を解析します。mdp, topファイルはGAFFなどの汎用力場使用時のみ生成可能なため、パラメータファイルの使用時などは本機能を利用できません。

詳細は 慣性半径 を参照してください。

6.13.11.14. 原子/グループ間距離変化

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、特定原子間または特定原子グループ間の距離の変化を解析します。mdp, topファイルはGAFFなどの汎用力場使用時のみ生成可能なため、パラメータファイルの使用時などは本機能を利用できません。

詳細は 原子/グループ間距離変化 を参照してください。

6.13.11.15. 粘度

Multiple tau correlator (fix ave/correlate/long)で取得した応力の自己相関関数から粘度を計算します。上段のグラフには規格化した自己相関関数C(t)/C(0)が対数-線形プロットで表示され、中段のグラフには対数-対数プロットで表示され、下段のグラフには自己相関関数の積算値から得られる粘度が表示されています。自己相関関数のプロットには、緑色で下式にフィッティングした関数が表示されています。

f(x) = A_1 \exp(-(x/B_1)^{C_1}) \cos(D_1x) + (1-A_1) \exp(-(x/B_2)^{C_2})

下段のグラフにおいて、短時間側は積分範囲が不十分であることによる誤差が大きく、長時間側は自己相関関数のサンプリング不足による誤差が大きいです。

また、フィッティングした関数が Threshold for switching integration from raw to fitted に入力した値を下回る時間（ただし短時間の振動成分を除く）が Switch integration at に表示されます。 Estimated Viscosity には、自己相関関数を台形公式で積分して得られた粘度が表示されています。ただしその数値積分は、 Switch integration at の時間を境に、短時間側は計算から直接得られた自己相関関数について、長時間側は上式にフィッティングした関数について積分されます。長時間側を上式にフィッティングした関数について積分することにより、サンプリング不足による誤差の影響を軽減させることができます。

6.13.11.16. 熱伝導度

Multiple tau correlator (fix ave/correlate/long)で取得した熱流の自己相関関数から熱伝導率を計算します。上段のグラフには規格化した自己相関関数C(t)/C(0)が対数-線形プロットで表示され、中段のグラフには対数-対数プロットで表示され、下段のグラフには自己相関関数の積算値から得られる熱伝導度が表示されています。自己相関関数のプロットには、緑色で下式にフィッティングした関数が表示されています。

f(x) = A_1 \exp(-(x/B_1)^{C_1}) \cos(D_1x) + (1-A_1) \exp(-(x/B_2)^{C_2})

下段のグラフにおいて、短時間側は積分範囲が不十分であることによる誤差が大きく、長時間側は自己相関関数のサンプリング不足による誤差が大きいです。

また、フィッティングした関数が Threshold for switching integration from raw to fitted に入力した値を下回る時間（ただし短時間の振動成分を除く）が Switch integration at に表示されます。 Estimated Viscosity には、自己相関関数を台形公式で積分して得られた熱伝導度が表示されています。ただしその数値積分は、 Switch integration at の時間を境に、短時間側は計算から直接得られた自己相関関数について、長時間側は上式にフィッティングした関数について積分されます。長時間側を上式にフィッティングした関数について積分することにより、サンプリング不足による誤差の影響を軽減させることができます。

6.13.12. 散逸粒子動力学

6.13.12.1. 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。

Reset

すべての設定をデフォルトに戻します。

Monomers Available

ポリマー鎖を構成するモノマー（粒子）を選択します。

>> Add >>

選択したモノマーを追加します。

<< Delete <<

追加したモノマーを削除します。

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。

>> 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。

<< Delete <<

追加したポリマー鎖を削除します。

Export

Monomer Usedの内容をファイルに出力します。

Import

Monomer Usedの内容をファイルから読み込みます。

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。

Build

無次元密度を入力し、シミュレーションセルを構築します。

Close

ウィンドウを閉じます。

6.13.12.2. 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。

Gamma

摩擦係数（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。