介绍DS-PAW aimd分子动力学模拟的内容

第一性原理平面波密度泛函计算软件DS-PAW是Device Studio平台下的一款使用C++开发的国产第一性原理密度泛函计算软件，使用平面波作为基函数组，其赝势是使用投影缀加平面波方法构造的。  

DS-PAW能够应用于不同场景，例如金属、半导体、绝缘体、表面、磁性、非磁性和锂电等；能够精确预测材料的电子分布；能够进行原子几何结构优化；能够广泛的应用于材料科学领域。‍‍‍‍‍ ‍‍‍

本期将给大家介绍DS-PAW aimd分子动力学模拟的内容。

2.18. aimd分子动力学模拟

本节将以水分子体系为例，介绍在DS-PAW中如何进行分子动力学模拟计算。

2.18.1. H₂O分子动力学模拟输入文件

输入文件包含参数文件 aimd.in 和结构文件 structure.as ， aimd.in 如下：

aimd.in 输入参数介绍：

在分子动力学模拟计算中可以尽量保留sys.和cal.的参数到 aimd.in 中，之后设置分子动力学模拟计算特有的参数即可：

task : 本次计算为分子动力学计算，设置task为aimd；

aimd.ensemble : 表示分子动力学模拟时选用的系综；

aimd.timeStep : 表示分子动力学模拟时的时间步长；

aimd.totalSteps : 表示分子动力学模拟的总步数；

aimd.iniTemp : 表示分子动力学模拟时的初始温度；

structure.as 文件参考如下：

2.18.2. run程序运行

准备好输入文件之后，将 aimd.in 和 structure.as 文件上传到服务器上运行，按照结构弛豫中介绍的方法执行 DS-PAW aimd.in 。

2.18.3. analysis计算结果分析

根据上述的输入文件，计算完成之后将会得到 DS-PAW.log 、 aimd.json 、 paw_tmp/aimd.tmp 这3个文件。

aimd.json : 分子动力学计算完成之后的 json 数据文件；此时模拟时间内原子位置、体系能量和温度等数据被保存在 aimd.json 中，具体的数据结构详见数据结构解析部分；

paw_tmp/aimd.tmp : 分子动力学计算中的轨迹文件，默认aimd计算中每20个离子步记录一次结构信息；

使用 Device Studio 可直接对 aimd.json 文件处理出图，其操作步骤为：Simulator-->DS-PAW-->Analysis Plot，选择 aimd.json 即可，可根据作图要求自定义设置面板参数。

DS可以播放在模拟过程中分子的运动轨迹，截取其中一帧的结构图如下图所示：

另可使用 python 进行数据处理，将 aimd.json 转为 pdb 文件，具体操作见 辅助工具使用教程 部分。

 

审核编辑：刘清