آموزش شبیه سازی دینامیک مولکولی با نرم افزار LAMMPS (لمپس)

استفاده از شبیه سازی رایانه ای در کنار پژوهش های تجربی به دلیل محدودیت های آزمایشگاهی در مقیاس نانو کمک قابل توجهی به فهم پدیده های فیزیکی می کند. یکی از کارآمدترین روش های شبیه سازی رایانه ای برای مطالعه ساختار، عملکرد و خواص مواد و یا حتی طراحی ساختار جدید با ویژگی های مورد نظر در مقیاس مولکولی، استفاده از دینامیک مولکولی است.

پکیج (Package) های نرم افزاری مختلفی برای انجام شبیه سازی دینامیک مولکولی وجود دارد که از جمله آن ها می توان به: LAMMPS, Materials Studio, GROMACS و Amber اشاره کرد. لمپس (LAMMPS) یک بسته نرم افزاری دینامیک مولکولی است که برای شبیه سازی سیستم هایی با فاز مایع، جامد و گاز به کار می رود.

این نرم افزار یک نرم افزار متن باز (Open source) است که دارای قابلیت اجرای موازی را دارد و از آن می توان برای مدل سازی اتمی، پلیمری، بیولوژیکی، فلزی، گرانول، و سیستم های دانه درشت استفاده کرد، همچنین دارای انواع پتانسیل های برهمکنش ذرات است. این فرادرس شامل شبیه سازی دینامیک مولکولی و کار با بسته نرم افزاری لمپس است و در این فرادرس با نحوه نصب لمپس روی ویندوز و لینوکس، دستورات لمپس و نحوه اجرای کدها آشنا خواهید شد، همچنین نرم افزارهای جانبی مانند: متریال استودیو (Materials Studio)، پک مول و وی ام دی (VMD) که در کار با لمپس به ما کمک می کند نیز آموزش داده خواهد شد.

فهرست سرفصل ها و رئوس مطالب مطرح شده در این مجموعه آموزشی، در ادامه آمده است:

• درس یکم: شبیه سازی دینامیک مولکولی
  • مقدمه
  • روش های شبیه سازی مقیاس مولکولی
  • پیکربندی و سرعت های اولیه
  • برهم کنش های بین مولکولی
  • شرایط اولیه
  • انتگرال گیری زمانی
  • ترموستات (Thermostat) و باروستات (Barostat)
  • تعادل سیستم
  • محاسبه کمیت های ترمودینامیکی
• درس دوم: بسته نرم افزاری لمپس (LAMMPS)
  • معرفی لمپس (توانمندی ها و محدودیت ها)
  • نصب لمپس روی اوبونتو (Ubuntu)
    • نصب lammps – daily
      • به روزرسانی اوبونتو
      • به روزرسانی لمپس
      • ویژگی لمپس نصب شده
    • نصب لمپس به روش دوم
      • ویژگی لمپس نصب شده
      • روش الحاق کردن پکیج خارجی در لمپس
      • آشنایی با محیط پکیج (Package)
    • اجرای یک مثال
  • نصب لمپس روی ویندوز
• درس سوم: ساختار کد ورودی لمپس
  • مرحله آغازین و قالب بندی
  • پیکربندی اولیه
  • تنظیمات و پیکربندی
  • اجرای شبیه سازی
• درس چهارم: دستورات لمپس (پیکربندی اولیه)
  • ساختارهای کریستالی تک اتمی
    • ساختارهای کریستالی مختلف
    • ایجاد ساختارهای کریستالی در لمپس با استفاده از بردارهای پایه
  • ایجاد نانو لوله های کربنی و گرافن با VMD
  • ایجاد نقص در ساختار
  • ایجاد جانشینی در ساختار
  • ایجاد دو ساختار متفاوت در کنار یکدیگر
  • ایجاد کامپوزیت

مفید برای رشته های

• مهندسی مکانیک