给下一届-分子动力学相关

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前一阵子一直在搞论文，也没太多时间整博客，最近刚把论文投出去了，后续中了话会继续更博客。

这文章主要是写给我的20级小师弟们的，比较基础，总结了一下之前的博客，以及给师弟们布置了一些小任务，读者们如果方向相关的话，刚入门时间够的话也可以尝试完成。

内容主要是关于系统的选择、软件的安装、Molecular Dynamics（MD）流程（建模，动力学部分（in文件），后处理），本文涉及到一些文献，文献管理相关的工作也可以开始了。文献管理及写作

系统选择

Win和Linux

系统的选择还是看自己个人需求吧，win的话比较方便，除了分子动力学以外，其他的办公软件还是必要的。Linux的话计算效率的确会高一些，编译一些文件也相对更为自由，但其他的一些办公软件会稍微薄弱点。Win下的ubuntu子系统或者虚拟机也是可以考虑的。
Windows下Ubuntu子系统安装
Win+ubuntu单硬盘双系统安装（雷神新911机型）

软件安装

LAMMPS安装

必须：
Windows安装并行LAMMPS
Ubuntu安装并行LAMMPS

GPU加速可选项：
Ubuntu下的LAMMPS的GPU加速
Windows系统下实现LAMMPS的GPU加速计算

Python及Anaconda安装

Ubuntu18.04自带python，只需安装个Anaconda（附带了一大批常用数据科学包）：Ubuntu 18.04.4安装Anaconda

Windows的话额外装个Python3（推荐）或者2，然后Python安装，之后安装
Anaconda详细安装及使用教程（带图文）

Python和Anaconda安装后，直接在Spyder（安装完Anaconda后就有）里面，ubuntu直接终端输入spyder打开，windows软件列表打开，spyder和matlab的工作空间十分类似，可以很方便的观察和修改数组的值。

Moltemplate安装（粗粒化建模）（目前在用）

Windows安装Moltemplate
Ububtu安装Moltemplate出现的一些问题
操作相关：粗粒化模型建立; 弛豫

Materials Studio（MS）安装（初期可以熟悉尝试）

MS能用新版本就用新版本
http://www.zhanshaoyi.com/8162.html

操作相关：Materials studio中的简单聚合物的建立及盒子的弛豫; Materials Studio多层聚合物的构建及data文件导出

MD流程

任务一（建模）：粗粒化（Moltemplate）/全原子（MS）

建模要求
聚合度：50，盒子大小：6.4nm x 6.4nm x h，密度0.94。
全原子（MS建模）和粗粒化（Moltemplate建模）都尽可能尝试一下，先全原子后粗粒化。

全原子力场采用PCFF

Dai, L.; Minn, M.; Satyanarayana, N.; Sinha, S. K.; Tan, V. B. C. Identifying the mechanisms of polymer friction through molecular dynamics simulation. Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids 2011, 27, 14861–14867.

联合原子（粗粒化的一种）力场

Bolton et al.的力场：
Ko, M. J.; Waheed, N.; Lavine, M. S.; Rutledge, G. C. Characterization of polyethylene crystallization from an oriented melt by molecular dynamics simulation. The Journal of chemical physics 2004, 121, 2823–2832.

Dreiding力场：
Hossain, D.; Tschopp, M. A.; Ward, D. K.; Bouvard, J. L.; Wang, P.; Horstemeyer, M. F. Molecular dynamics simulations of deformation mechanisms of amorphous polyethylene. Polymer 2010, 51, 6071–6083.

粗粒化的力场主要是从别人论文中找，自己可以找到会用就可以，自己拟合的话对于大部分人来说没有太大必要，而且难度也大。

全原子与粗粒化的区别

Kmiecik, S.; Gront, D.; Kolinski, M.; Wieteska, L.; Dawid, A. E.; Kolinski, A. Coarse-Grained Protein Models and Their Applications. Chemical reviews 2016, 116, 7898–7936.

Gartner, T. E.; Jayaraman, A. Modeling and Simulations of Polymers: A Roadmap. Macromolecules 2019, 52, 755–786.

无定形PE盒子效果

任务二（动力学部分）：in文件书写

***LAMMPS爱好者***这个公众号还是给了我不少灵感的，至于in文件的书写可以从LAMMPS自带的例子中进行模仿，也可以看看公众号前辈们给的一些范例。命令方面个人觉得就是试错和看手册了，没别的办法。
聊一聊 LAMMPS in 文件的书写（新手必读）
本文的话主要是入门级别的计算PE玻璃化转变温度的in文件的书写，这个网站有相关的in文件可以参考：Atomistic Deformation of Amorphous Polyethylene。

任务三（数据后处理）：玻璃化转变温度的计算

个人建议直接用一种编程语言进行处理，不太建议用excel。尝试在Spyder里面编译P文件读取lammps生成的log文件，直接出图，相关的Python资料有很多，想要实现什么样的效果，百度就完事儿了，得到以下的图就行了。

参考文献
Hossain, D.; Tschopp, M. A.; Ward, D. K.; Bouvard, J. L.; Wang, P.; Horstemeyer, M. F. Molecular dynamics simulations of deformation mechanisms of amorphous polyethylene. Polymer 2010, 51, 6071–6083.
该作者的网站（有完整代码）：
Atomistic Deformation of Amorphous Polyethylene

Bao, Q.; Yang, Z.; Lu, Z. Molecular dynamics simulation of amorphous polyethylene (PE) under cyclic tensile-compressive loading below the glass transition temperature. Polymer 2020, 186, 121968.

Zhan, S.; Xu, H.; Duan, H.; Pan, L.; Jia, D.; Tu, J.; Liu, L.; Li, J. Molecular dynamics simulation of microscopic friction mechanisms of amorphous polyethylene. Soft Matter 2019, 15, 8827–8839.

hSarangapani, R.; Reddy, S. T.; Sikder, A. K. Molecular dynamics simulations to calculate glass transition temperature and elastic constants of novel polyethers. Journal of molecular graphics & modelling 2015, 57, 114–121.
modelling 2015, 57, 114–121.](https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1093326315000303)