lammps分子动力学技术实战分享

分子动力学模拟被广泛用于生命科学、化学工程、物理、医药、材料科学等领域。由于传统实验需要大量的人力物力而且耗时，而计算机模拟的方法省时省力，能有效提高科研效率；目前，分子动力学模拟能在很大程度上进行预测指导实验，因此模拟与实验的对照是将来研究的主要方向之一。分子动力学模拟作为一种理想的计算机模拟方法，可以用来模拟两相之间的相互作用，也是对计算和实验的补充。

一、课程目标：

1.  LAMMPS分子动力学理论与软件操作培训，边讲解边实践操作。

2. 通过本课程的学习，学员熟练掌握LAMMPS分子动力学的原理、方法、软件操作。

3. 学员基本具备独立完成LAMMPS分子动力学的论文及实际科研工程的能力。

二、课程特色:

1. 资深专家深入讲解LAMMPS分子动力学相关理论和操作技能；由浅入深、从理论到实践全面解析；

2. 专家学员互动、答疑解惑、分享经验；专家推荐经典学习书籍、网络资源等。

3. 由浅入深带你吃透LAMMPS分子动力学，掌握理论知识点及实践诀窍，理论与上机实操培训相结合，学习效率有保证。

2020年12月18日—— 2020年12月21日   远程在线 （三天）

一、Lammps基础与原理 MD模拟的基本逻辑思路 Lammps软件学习框架 Lammps研究的几方面重要资源	1，Lammps常用基础命令操作讲解 2，分子模拟的发展历史、分子模拟的优势和局限 3，分子模拟的基本框架：建模（前处理）、采样（模拟）、分析（后处理） 4，基本动力学方程：分子动力学的基本假设和理论框架 5，数值算法：分子动力学常用的数值算法及选择它们的理由 6，运动方程/边界/截断/长程作用/系综/控温控压等一系列基本概念介绍 7，力场（经验势函数）：如何针对不同系统选用不同的势函数，此部分为分子动力学的核心。同时还会介绍一点MD的GPU计算相关内容。 8，模拟-理论-实验三者之间的关系及其在lammps模拟中的体现和模拟注意事项
二、In文件的基本逻辑框架、基本命令	1，用 LAMMPS操作完成Lennard-Jones melt问题的分子动力学模拟 2，了解in文件的基本结构及其逻辑安排 3，学习最常用的lammps命令，包括有序结构初始构型的建立方法、时间步长的设置、构型的输出 4，通过ovito、VMD可视化软件来看动画做图片以及结构分析等。
三、Lammps建模与进阶	1，学习data文件的结构以及编写方法和注意事项 2，学习有序晶体结构的建模方法 3，学习用VMD、packmol、Moltemplate、MS软件、topotool命令来建立涉及水、碳管、石墨烯、高分子链、复合系统等无序体系的初始构型，并导出lammps能用的data文件的方法。 4，通过具体的练x i，亲自操作，加深学员对于这些软件、方法的掌握。
四、用Lammps模拟具体物理问题（应用中存在的问题）	1，用 LAMMPS操作完成 crack、shear、flow、friction等问题的分子动力学模拟，并将结果利用VMD、OVITO软件进行可视化。 2，学员在此阶段可进一步学习LAMMPSin文件的编写及可视化软件VMD的使用，制作精美图片、动画。 3，通过练x i，学员亲自上机实践，加深对lammps关键命令的理解； 4，了解关键命令应用中的一些注意事项。 5，模拟中出现错误后的调试思路； 6，分阶段模拟复杂物理问题的技术方法；
五、用Lammps输出研究所需要的数据信息	1，利用LAMMPS完成melt, crack问题的研究，并分析模拟所得结果。 2，运用lammps对系统施加不同力学载荷、模拟磁场、电场以及控温、控压等操作的实现； 3，结构优化、动力学优化的设置； 4，学习用lammps输出分析所需要的系统不同层次的信息的方法； 5，进一步讲解VMD、OVITO在模拟结果分析中的作用。 6，进一步学习金属体系、高分子体系、水分子团、reaxff化学反应等的模拟设置； 6，Lammps模拟中各种变量的设置； 7，通过具体的练x i加深对lammps施加不同载荷的命令的理解。
六、Lammps大量实例练x i赏析（已发表文章）	1，大量全原子分子动力学模拟、粗粒化分子动力学模拟实例讲解。 2，通过多个实例的演示学习，加强学员对lammps模拟中数值模型的建立、主要文件的编写、系统平衡、时间步长选择、出错调试、多命令组合实现复杂功能等等一系列重要问题的认识 3，基于GPU的MD计算软件HOOMD介绍，与lammps的异同。
七、LAMMPS高级研修及案例操作	通过大量的实例学习Lammps MD编程语言的基本结构、基本命令，改造经典问题的in文件解决自己的问题 1. Lennard Jones melt 2. Obstacle 3. crack 4. flow 5. friction 6.  micelle 7. shear 8. 基底应变梯度驱动纳米滑块运动（Scientific reports） 9. 碳纳米管从高分子基体中的拔出行为模拟 10. 碳纳米管粗粒化模拟(ACS Macro Letters, Carbon, Comptes Rendus Mecanique) 11.  碳纳米管自组装的全原子模拟J. Phys. Chem. C. 12. 含有缺陷的碳纳米管、石墨烯自主装模拟NANO RESEARCH 13. 金属表面能计算Comp. Mater. Sci. 14.石墨烯泡沫材料的变形行为 （Carbon,ACS Nano） 15. 水在石墨烯层中的流动（PRE, ACS Applied Materials & Interfaces, Langmuir） 16. 黑磷结构的模拟 17.铜纳米线拉伸模拟 18.石墨烯在粗糙铜表面的粘附 19.碳管-硅复合材料模拟 20. 分子筛纳米膜分离H2/CO2混合气体模拟 21. 环氧树脂的模拟 22.金属有机框架的模拟
八、辅助课程	1.其他相关软件的功能介绍，如GROMACS、VASP、NAMD、MS等 2.建立微信群群组，建立长期技术问题答疑平台