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: PHASEの計算結果からの入力 : 具体例 : 具体例   目次

古典分子動力学シミュレーションとの連携

第一原理電子状態計算によって高精度に材料の物性を予測することが可能ですが, たとえばアモルファス構造を作成する, など負荷の高い計算は古典分子動力学シミュレーションで行い, その結果を第一原理電子状態計算の入力に利用できると 便利です.

ここでは古典分子動力学プログラムであるFZMDDXによって得られた出力座標からGUIにデータを取り込み, それを結晶構造ビューアーで表示したり, PHASE用入力ファイルを作成する方法を詳しく説明します. 使用するデータは, FZMDDXによって作成されたアモルファスHfO$ _2$のそれとします.

XBSファイルのファイル形式を説明します. XBS形式では, まず``.bs''拡張子のファイルに初期構造の情報を書き込みます. 具体例を下記します.

 atom Hf     0.00000000     0.00000000     0.00000000
 atom Hf     2.75000000     2.75000000     0.00000000
 atom Hf     0.00000000     2.75000000     2.75000000
 atom Hf     2.75000000     0.00000000     2.75000000
                    ....
                    ....
                    ....
                  
 atom O      1.37500000     1.37500000     4.12500000
 atom O      4.12500000     1.37500000     4.12500000
 atom O      1.37500000     4.12500000     4.12500000
 atom O      4.12500000     4.12500000     4.12500000
                    ....
                    ....
                    ....
                  
 atom C01      0.00000000     0.00000000     0.00000000
 atom C01     11.00000000     0.00000000     0.00000000
 atom C02      0.00000000     0.00000000     0.00000000
 atom C02      0.00000000    11.00000000     0.00000000
 atom C03      0.00000000     0.00000000     0.00000000
 atom C03      0.00000000     0.00000000    11.00000000
 atom C12     11.00000000     0.00000000     0.00000000
 atom C12     11.00000000    11.00000000     0.00000000
 atom C21      0.00000000    11.00000000     0.00000000
 atom C21     11.00000000    11.00000000     0.00000000
 atom C13     11.00000000     0.00000000     0.00000000
 atom C13     11.00000000     0.00000000    11.00000000
 atom C31      0.00000000     0.00000000    11.00000000
 atom C31     11.00000000     0.00000000    11.00000000
 atom C23      0.00000000    11.00000000     0.00000000
 atom C23      0.00000000    11.00000000    11.00000000
 atom C32      0.00000000     0.00000000    11.00000000
 atom C32      0.00000000    11.00000000    11.00000000
 atom C123     11.00000000    11.00000000     0.00000000
 atom C123     11.00000000    11.00000000    11.00000000
 atom C213     11.00000000     0.00000000    11.00000000
 atom C213     11.00000000    11.00000000    11.00000000
 atom C321      0.00000000    11.00000000    11.00000000
 atom C321     11.00000000    11.00000000    11.00000000
                    ....
                    ....
                    ....
まず, Hfの座標が記述され, さらにOの座標が記述されています. さらに, ''atom C01''行から``atom C321''行まで, セル描画に使う ダミー原子の情報が記述されています(これはFZMDDX独自の拡張です). この情報を利用して, 原子の座標そのものだけでなく, セルベクトルも取得することができます. その後はボンド描画に関わる記述などがありますが, PHASE-Viewerでは 直接は使われません. XBS形式ではこの入力を元に, さらに時系列にそった原子配置のデータを``.mv''拡張子のファイルに書き込みます. そのファイルの例を下記します.
  frame t=    20.000 [fs] T=   3000.250 [K] V=  1327.125 [A^3]
     0.018    10.902    10.954
     2.751     2.811     0.057
    10.980     2.723     2.801
     2.804     0.061     2.644
     0.039     0.014     5.476
     2.741     2.778     5.570
    10.897     2.790     8.315
     2.673     0.161     8.232
    10.981     5.418    10.885
     2.801     8.061    10.873
                ....
                ....
                ....
                
frame t=    40.000 [fs] T=   2995.622 [K] V=  1314.926 [A^3]
     0.013    10.789    10.904
     2.714     2.874     0.145
    10.950     2.670     2.864
     2.804     0.141     2.559
     0.101     0.071     5.444
     2.727     2.758     5.587
    10.777     2.836     8.337
     2.586     0.304     8.198
    10.952     5.326    10.730
     2.823     7.918    10.774
                ....
                ....
                ....
``frame''から始まる行が, その時間ステップでの座標データの始まりを意味します. その後, ``.bs''ファイルに書かれているのと同じ順序で原子座標の 値が記述されています. 各座標がどの原子に対応するかは``.bs''ファイルで指定したものと全く同様である必要があります(言い換えると粒子数が変化する ようなデータを記述することはできません).

上記XBS形式のデータを取り込むには, ``.bs''ファイルの方を指定してください. そのさい, ``.mv''ファイルは, 存在するならば同じディレクトリーで, かつ拡張子以外は同一のファイル名である必要があります. ``atomic configuration''タブから一番最初のフレームと一番最後のフレームを取り込み, 結晶構造ビューアーで可視化した様子を図 7.3と図 7.4に図示します. 当然のことながら, ここで取り込んだ 座標をPHASE入力ファイル形式で保存することは容易にできます(''save''ボタンをクリックするのみ).

図 7.3: HfO$ _2$の古典MDシミュレーションの初期構造.
Image HfO_firstframe
図 7.4: HfO$ _2$古典MDシミュレーションで得られた最終的な構造.
Image HfO_lastframe


jkoga 平成22年4月27日