lammps分子动力学

LAMMPS分子动力学程序是一款开源免费的软件，可以模拟气态、液态、固态及混合态体系，LAMMPS软件计算速度快，计算能力强，用户使用LAMMPS既可以根据程序原有功能进行in文件编写进行模拟又可以自行编码开发出自己需求的功能。

ReaxFF反应力场计算

ReaxFF是新一代的分子力场，除传统力场的基本性质之外，可以模拟体系中的化学反应。ReaxFF具有模拟速度快的优点，能够处理较大体系的化学反应过程。在材料科学中有着极大的应用前景，帮助设计和开发新材料。

机器学习材料结构和性能预测

传统的材料研发技术是通过实验合成表征对材料进行试错和验证，而过去的计算手段受限于算法效率，无法有效求解实际工业生产中面临的复杂问题。近几年随着大数据和人工智能介入，通过采用支持向量机、神经网络等机器学习算法训练数据集来构建模型，以预测材料的结构、吸附特性、电学特性、催化性能、力学特性和热力学特性等性能，大大推动了新型材料的发现和传统材料的更新，预测结果甚至能够达到与高保真模型基本相同的精度，且计算成本很低。然而，机器学习在材料科学中的应用仍存在一些瓶颈，人工智能研究项目所需的技能和知识匮乏缺失制约着该方向的发展。

一、培训特色无限回放

1、本次系列课程共3个专题，均采用在线直播的形式，提供无限次回放视频，发送全部案例资料，建立永不解散的课程群，长期互动答疑，学完后可与专业老师同学交流问题。

lammps分子动力学

2、LAMMPS分子动力学专题从软件基础入门开始，结合实例讲解in文件编写命令，力图大家掌握LAMMPS是什么？能干什么？怎么用？进阶阶段分七个方向专题，分别讲授石墨烯、金属材料模拟、纳米流体模拟分析；热传导模拟计算；金属、合金、高熵合金及材料切削模拟；离子辐照损伤模拟；MOFs材料建模分析；分子筛膜材料气体分离模拟分析。

reaxff反应力场

3、ReaxFF反应力场专题从ReaxFF基础理论开始，结合实例讲授反应力场计算所需的文件、力场验证、命令解读、程序获取与选择、结果计算与可视化；进阶部分以溶液中的质子转移、碳化硅表面石墨烯的生长为例，带大家走通整个ReaxFF反应力场应用的过程。

机器学习在材料结构和性能预测中实战

4、机器学习材料预测专题入门阶段从机器学习以及机器学习在材料领域的应用基本概念开始讲授，让大家明确机器学习方法的适用性和优势，以及有针对性的对python语言基础进行系统学习，为之后构建相应算法模型框架打下基础。课程进阶阶段分别讲授深度学习神经网络、经典机器学习模型、材料数据库及特征工程、图神经网络与实践、机器学习+Science五个模块，过程中穿插实际应用算例（神经网络在催化领域的应用-CO2还原、预测杂化钙钛矿的带隙和形成能、有机太阳能电池材料的快速筛选、图神经网络预测无机材料的性能、量子点发光材料色温的预测等）

基础

+进阶

5、每个专题课程通过基础+进阶案例应用的思路讲授，分别帮助学员掌握LAMMPS软件操作技巧、ReaxFF反应力场计算以及在材料化学及物理学科领域中的应用思路，机器学习从初学及应用研究角度出发，带大家实战演练机器学习在不同类型材料结构与性能预测中的数据来源、预测模型以及预测结论等，助力大家有针对性的掌握多种机器学习算法模型的构建以及在材料性能预测中的实现方法，使材料设计满足当前和未来发展。有助于理解自己科研方向,对新材料设计和使用过程的微观物理化学现象进行解释。

二、课程大纲lammps分子动力学

课程

内容

赠送视频内容

MD基础知识

分子动力学模拟入门理论——掌握LAMMPS的in文件中实现这些功能的命令

系综理论、主要算法介绍、单位制

积分步长的选取、温度和压力控制、

周期性边界条件

力场简介

分子动力学模拟流程

第一天上午

LAMMPS基础入门

1LAMMPS的基础入门——初识LAMMPS是什么？能干什么？怎么用？

1.1LAMMPS在win10和ubuntu系统的安装及使用

1.2in文件结构格式

1.3in文件基本语法：结合实例，讲解in文件常用命令

1.4data文件格式

1.5LAMMPS常见错误解决途径

:实例操作：

运行并理解跟自己科研方向相近的例子。

第一天下午

LAMMPS进阶

（石墨烯、金属材料模拟专题）

2LAMMPS进阶实例操作，理解模拟对象的物理意义——从简单例子走向文献模型，举一反三提高学习效率

:实例操作：

2.1把剪切模型转换成拉伸模型

2.2lattice命令石墨烯、金属、合金、高熵合金不同形状模型

2.3石墨烯(不同力场)、金属、合金、高熵合金等拉伸剪切力学性质模拟

第二天上午

LAMMPS进阶

（纳米流体模拟专题）

3LAMMPS进阶实例操作，理解模拟对象的物理意义——从简单例子走向文献模型，举一反三提高学习效率

:实例操作：

3.1把二维couette和poiseuille流动扩展成三维模型

3.2建立三维管道内的poiseuille流动

3.3进行石墨烯通道内的Couette流动和Poiseuille流动模拟

3.4调节通道表面电荷性质、亲疏水性质，分析其对流动性质的影响

3.5学习使用packmol，建立复杂混合溶液体系模型

3.6模拟KCl等盐溶液的纳米流体流动

第二天下午

LAMMPS进阶

（热传导模拟专题）

4LAMMPS进阶实例操作，理解模拟对象的物理意义——从简单例子走向文献模型，举一反三提高学习效率

实例操作：

4.1理解导热系数意义

4.2掌握lammps计算导热系数的几种方法

4.3碳纳米管等导热系数的模拟计算

第三天上午

LAMMPS进阶

（多成分体系模拟专题）

5LAMMPS进阶实例操作，理解模拟对象的物理意义——从简单例子走向文献模型，举一反三提高学习效率

:实例操作：

5.1金属、合金、高熵合金的摩擦模拟

5.2材料切削模拟

5.3夹层结构(graphene/C60/graphene)在不同粗糙度条件下的摩擦模拟复现

第三天下午

LAMMPS进阶

（金属、半导体材料的辐照模拟）

6离子辐照对石墨烯、金属、碳化硅的离位损伤模拟

6.1建立模拟体系的初始模型

6.2PKA动能、位移随时间变化

6.3点缺陷结构可视化

6.4点缺陷的数量随时间变化

6.5点缺陷的空间分布及演化过程

备选内容，根据课堂进度和学员情况决定

VMD、OVITO、msi2lmp等有机小分子建模，模型合并及模拟的轨迹文件处理等

第四天上午

自建分子力场参数文件和金属有机框架材料晶体模型

7LAMMPS分子力场文件创建及MOFs材料建模

7.1介绍固体材料单晶包试验数据结构，掌握基本的材料几何特征

7.2利用MS软件构建MOFs材料单晶包模型和H2和CO2分子模型

7.3讲解分子作用势能函数，学习编写MS软件中的力场参数文件（off文件）

7.4简单介绍巨正则系综MonteCarlo方法

7.5利用Sorption模块将H2和CO2分子插入到MOFs材料

7.6编写LAMMPS力场文件（frc文件），并通过lammps程序生成data文件

7.7运行能量最小化及体系的预松弛

7.8模拟步骤：包括能量最小化NVT平衡，对研究目标的性质进行长时间轨迹平衡-输出研究所关心的性质。

:实例操作：金属有机框架（MOFs）储氢和碳捕集模拟，计算密度分布，分子的MSD等性质。

第四天下午

分子筛纳米膜分离H2/CO2混合气体模拟

8研究H2/CO2在ZIF-7膜材料中分离性能——模拟文献Science(),-的分离过程

8.1利用MS软件构建ZIF-7膜材料单晶包

8.2设计H2/CO2与ZIF-7体系模型，再现文献“Science(),-”的实验过程。

8.3自定义分子力场文件（frc文件），通过lammps程序生成data文件

8.4运行能量最小化及体系的预松弛

8.5模拟步骤：包括能量最小化NVT平衡，对研究目标的性质进行长时间轨迹平衡-输出研究所关心的性质。

8.6采用VMD查看动态轨迹

8.7数据分析，计算RDF，MSD，密度分布，选择性等

实例操作：VMD中查看可视化的动态轨迹，计算密度分布，分子的MSD等，抽取轨迹的动能、势能、总能量等相关数据，对轨迹进行初步分析。

ReaxFF反应力场计算

课程

内容

第一天上午

ReaxFF基础理论

1ReaxFF反应力场理论概述

1.1ReaxFF反应力场的发展历程

1.2ReaxFF反应力场的理论基础

1.3ReaxFF反应力场参数分枝与详解

1.4ReaxFF反应力场的应用领域

第一天下午

ReaxFF基础入门

2ReaxFF反应力场基础入门

2.1所需输入重要文件详解包括control,geo,ffield等文件

2.2结合实例，讲解输入文件命令行，输出文件

2.3ReaxFF反应力场简单实例操作及结果查看

2.4ReaxFF反应力场开发所需文件，力场验证方法（参数或反应路径扫描）

2.5ReaxFF反应力场运行软件(standaloneReaxFF,,LAMMPS)和程序获取

2.6ReaxFF反应力场的选取和准备

第二天上午

ReaxFF计算软件

3分子建模，可视与计算软件

3.1建模软件gview,materialstudio

3.2可视软件molden,VMD,OVITO

3.3ReaxFF计算软件standaloneReaxFF,LAMMPS

3.4运行文件设置

3.5LAMMPS运行设置

第二天下午

ReaxFF特殊功能

4ReaxFF特殊功能介绍（主要针对standaloneReaxFF程序）

4.1改变体系温度或体积tregime.in,vregime.in,加电场eregime.in等

4.2随机产生给定比例的混合物

4.3geo文件的产生,设定电荷,限制键长键角和扫描等

4.4指定时间在体系中添加和删除特定分子

4.5产物化学组分分析与结果可视化

4.6巨正则蒙特卡洛模拟gcmc设置

4.7偏执势蒙特卡洛模拟fbmc设置

第三天上午

ReaxFF进阶实例

5ReaxFF进阶实例操作，理解计算模拟的过程及物理意义

:实例操作：溶液中的质子转移(JPCB,JPCL文献)

1.建立初始模型：重点注意事项(minimization-nvt-

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