Моделирование равновесия системы в молекулярной динамике

Anatoliy

Кто-нибудь моделировал состояние равновесия системы в молекулярной динамике?
Т.е. есть система частиц, которые находятся не в равновесном состоянии по скоростям, а надо получить для них равновесное.
Интересуют занимался ли кто-нибудь этим, может кто-то знает статьи по теме.

demiurg

В основном равновесные и моделируют.

Anatoliy

В том-то и задача: как получить равновесное? Брать начальные данные из эксперимента или как-то численно получать?
Я это делаю с помощью численных методов. Очень интересно, решал ли кто-нибудь ещё такую задачу?

chyk2005

Просьба уважаемым форумчанам отнестись с пониманием и не гнобить девочку раньше времени. Она и так вас всех боится, отсюда и проблемы с формой изложения мыслей в новом для нее формате.
Сейчас мы совместными усилиями попытаемся более внятно описать ситуацию и сформулировать задачу. Я сам пока хер чо понял :ooo:
НУ а пока что, тем не менее, остается широчайший простор для наших уважаемых телепатов :grin: которым тоже будем очень рады.
п.с. Девочка хорошая, двигает науку по мере сил. Фотки были где-то у Юпитера с фонтанов

demiurg

В том-то и задача: как получить равновесное? Брать начальные данные из эксперимента или как-то численно получать?
Динамические уравнения Гамильтона приводят к равновесию сами, при любых начальных условиях. (Если только не экзотическая какая-нить система, тогда долго ждать придётся, может и не дождёшься.)

Anatoliy

Да, действительно система рано или поздно придёт к состоянию равновесия, но если учёный хочет просто решить задачу (например, изучить разрушение твердого тела под действием лазера то ему на вход нужны данные, которые уже будут уравновешены. Ждать пока система уравновесится и проверять произошло ли это, для решения задачи с лазером это дольше и сложнее. И получение этого равновесного распределения - это отдельная задача.
Моей целью было решить задачу получения этих начальных данных для таких учёных и их задач. На сколько мне известно, многие используют просто набор значений уравновешенной системы из опытов.
Интересно, описан ли где-то сам алгоритм получения данных или отдельный программный пакет, позволяющий ничего не зная, получить эти данные, или может где-то описаны экспериментальные данные, которые можно использовать для каких-то веществ и задач.
Т.е. хотелось бы понять, кто ещё занимался официально этим, чтоб было с кем сравнить.

demiurg

Ну да, надо как можно ближе к равновесной конфигурации ставить, если она тебе известна.
Если равновесная конфигурация известна из эксперимента — ставь её. Всё равно надо немного погонять, у тебя же в компьютере в любом случае Гамильтониан неправильный.
позволяющий ничего не зная, получить эти данные
Ну, это надо ждать.

demiurg

Не знаю, был ли это отвлечённый пример, но разрушение лазером — это неравновесный процесс

demiurg

Ну или если очень простая система, то можно, может, и теоретически посчитать равновесные конфигурации.

Anatoliy

Всё это можно сделать, но как учёному узнать, где взять равновесные конфигурации, если сам он не хочет тратить на это время?
Есть 3 способа:
1) если кто-то их получил в результате эксперимента и описал в литературе, то можно просто использовать эти данные, чтоб не тратить время на свои опыты.
2) использовать кем-то написанный алгоритм или программу, которая получает эти данные за описанное время, т.е. не придется самому ничего проверять или считать время, через которое произойдет полная релаксация.
3) использовать только данные, полученные кем-то по его программе или алгоритму.
Но для всех трех случаев необходима информация - литература, где всё изложено.
Вот я и пытаюсь найти чьи-нибудь источники, которые описали такие варианты.

demiurg

Но для всех трех случаев необходима информация - литература, где всё изложено.
Ну это же от твоей системы зависит, а ты не говоришь какая.

Anatoliy

Я рассматривала 2 вида систем с разным числом частиц:
1) частицы аргона, потенциал Леннарда-Джонса, периодические условия на границах по всем направлениям.
2) частицы алюминия, потенциал погруженного атома, образец в форме бесконечной пластины, равновесное состояние необходимо при температуре T.
Но мне также интересна литература, описывающая получение равновесной конфигурации и других вариантов систем, если такая есть.

demiurg

Почему-то и думал про аргон.
Аргон с LJ потенциалом можно кристаллизировать на айфоне за час :) У меня 5 лет назад был прак у студентов, там это была одна из задач. Там было то ли 128, то ли 256 частиц, но 3 часов хватало для множественных экспериментов на их тогдашних лэптопах (которые они покупали в большинстве своём в 2001 году).
Но, как известно, решётка получится не та же самая, которая у реального аргона. Есть два вида плотной упаковки, одна FCC, а другая гексагональная. И в реальном аргоне одна из них немножко ниже по энергии. В этих симуляциях получается другая. Чтобы получить правильную парных взаимодействий недостаточно, нужны тройные. Про это написано, например, в учебнике Фейнмана по статам.

demiurg

А, может, тебе и не кристалл вовсе нужен а жидкость или даже газ (это я просто думая о твёрдом теле продолжил так тогда ваще всё это пофиг. Ставишь шарики произвольно — и вперёд.
Кстати, вот прога на которой у меня это делали студенты http://www.unc.edu/~jpapanik/VirtualSubstance/VGMain.htm

demiurg

С алюминием мне не очень понятна задача, но держу пари на бочку рома, что аналогично, ставишь — и вперёд.
Равновесие будет в ближайшие минуты (реального, т.е. твоего лабораторного) времени.

Anatoliy

Аргон жидкий, а твердое тело - алюминий (это во втором пункте).
Я уже всё получила. Получила равновесные состояния для моих начальных данных, исследовала эти системы, но теперь надо изучить и другую литературу. Хочу понять, есть ли официально описанные алгоритмы с данными или просто экспериметальные данные. Нужна именно другая литература, которая такое описывает. Пыталась сама найти, но сложилось впечатление, что никто этого не описывал. Как будто это само собой разумеющееся, но это не так. Особенно для физиков, которые переходят из области сплошных сред в область молекулярной динамики.
Спасибо за книжку - обязательно посмотрю.

Anatoliy

Для металлов обязательно нужны термостаты, сложность в выборе определенного и подборе параметров термостата для данной системы.

BSCurt

Читаю вас и ощущаю себя унтерменшем.

demiurg

Ты хочешь какие-то физические наблюдаемые сравнивать (что имело бы смысл) или саму процедуру? Процедуры-то (в случае с аргоном, по крайней мере) нет никакой: только LJ-параметры, ну и NVT или NPT ансамбль.
А если свойства (типа там теплоёмкость или структурный фактор то нужно брать из справочников, сайта NIST или гугла
например http://pra.aps.org/abstract/PRA/v7/i6/p2130_1
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9895894
http://jpsj.ipap.jp/link?JPSJ/56/2801/
http://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?Formula=Ar&NoIon=o...

Anatoliy

И физические наблюдаемые - полученное распределение координат равновесной системы при температуре за такое-то время, и алгоритмы с такими же их результатами. Для меня главное - изучить максимальное количество источников по задаче релаксации, чтоб показать, что описано, что сделала я, чем я лучше или хуже. Главное - официальные источники, описывающие задачу релаксации для аргона, металлов и других веществ, которые я смогу предъявить.

demiurg

Хмм, LJ аргон — это учебная задача, вряд ли ты можешь сделать её как-то особенно "хорошо" :)

demiurg

А что ты понимаешь под алгоритмами?

Anatoliy

Я могу официально описать, как это делать и привести входящие данные, время релаксации, выходящие данные, все параметры и подробные алгоритмы.
Алгоритм - как получить равновесное состояние по шагам, т.е. полное подробное описание, что делать, начиная с рассмотрения самого вещества, подбора потенциала и другого.
Конечно, аргон рассматривала сначала для простоты, т.е. чтоб самой понять, а основная задача - это для металлов.

demiurg

Понятно. Но это разные задачи.
1) Выбор force field (или Гамильтониана). Тут нужно просто шарить по литературе и смотреть. Гуглом типа.
Например, берёшь это http://prl.aps.org/abstract/PRL/v61/i4/p440_1 и идёшь по ссылкам.
NPT или NVT ансамбль зависит от постановки задачи изначальной.
2) Выбор разностной схемы которая будет интегрировать уравнения Ньютона и термостата — это уже не физика, а технический вопрос. Естественно, все термостаты должны работать, они для этого и придумывались. Да, там некоторые могут работать чуть лучше, а некоторые чуть хуже в зависимости от конкретной системы, и вроде даже некоторые занудные личности пишут что вообще строго не доказано, что термостаты всегда должны работать, но это всё тонкости и неважные детали. В твоём случае сгодится любой (чо там Berendsen, Andrson, Nose-Hoover — я так и не скажу сходу в чём разница).
В ещё большей степени это относится к разностной схеме интегрирования — любая, например, Verlet.
Я не думаю что в твоей задаче про алюминий стоит посвящать время обсуждению разностных схем MD и термостатов. Вот выбору потенциалов взаимодействий (force field) — да.

demiurg

Мне ещё не очень понятно повторяющееся употребление слова "официальный" — это кто же будет официально заверять (штамп что ли ставить? что для алюминия, например, нужны такие-то параметры LJ или что парных взаимодействий не хватит? :)

demiurg

Почему?

Anatoliy

Официально - значит, что опишу входные данные, модель и дам параметры, которые наиболее хорошо подходят, выходные данные, чтоб можно было решать последующие задачи на основе равновесного распределения. Тогда имея входные параметры, учёный сможет решать свою задачу, уже со своей схемой, своим термостатом и т.д. Ведь не важно для него, что использую я. Т.к. когда система урановесилась, то важны только координаты этого равновесного распределения и скорости.
Просто этого толком никто не предоставляет в литературе. Думаю, что такое описание очень актуально.

demiurg

Ничего не понял

sslk


учёный сможет решать свою задачу, уже со своей схемой, своим термостатом и т.д.
ну и пусть решает свою конкретную задачу, нет универсальных входных данных, модели и параметров

Lene81

Ничего не понял
Она хочет задать начальные условия для "равновесного состояния", чтобы потом обмениваться ими с другими учеными.

demiurg

То есть проигнорировала всё что я написал раньше. Ну тогда, как говорится, "ебитесь без меня" :)
Оставить комментарий
Имя или ник:
Комментарий: