GULP動力學(xué)計(jì)算允許您模擬結(jié)構(gòu)中的原子在溫度和壓力對體系的影響下如何隨時(shí)間的函數(shù)移動。

在執(zhí)行GULP動力學(xué)計(jì)算之前，應(yīng)選擇一個(gè)熱力學(xué)系綜并設(shè)置相關(guān)參數(shù)，然后指定模擬時(shí)間和模擬溫度。

GULP還允許您執(zhí)行許多動力學(xué)步驟作為平衡階段，以便對后續(xù)采樣階段記錄的幀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和結(jié)果平均。

選擇熱力學(xué)系綜積分牛頓運(yùn)動方程

可以研究體系的恒定能量表面（NVE動力學(xué)）。然而，大多數(shù)自然現(xiàn)象都發(fā)生在體系與環(huán)境進(jìn)行熱交換的條件下。這些條件可以使用NVT集成（使用Nosé恒溫器）進(jìn)行模擬。外部壓力可以通過使用NPT（恒定壓力和溫度）或NPH（恒定壓力）集合納入動力學(xué)計(jì)算。NPT系綜是在Melchionna等人（1993）的基礎(chǔ)上，以改良的Nosé-Hooper形式實(shí)現(xiàn)的。

定義時(shí)間步長

積分算法中的一個(gè)重要參數(shù)是時(shí)間步長。為了最大限度地利用計(jì)算時(shí)間，應(yīng)該使用較大的時(shí)間步長。然而，如果時(shí)間步長過大，可能會導(dǎo)致積分過程中的不穩(wěn)定和不準(zhǔn)確。通常，這表現(xiàn)為運(yùn)動常數(shù)的體系漂移，但也可能由于步驟之間的大能量偏差而導(dǎo)致工作意外失敗。

注：運(yùn)動常數(shù)的性質(zhì)取決于所使用的系綜，在最簡單的NVE情況下，它只是總能量。更復(fù)雜的組合將恒溫器和氣壓計(jì)的貢獻(xiàn)添加到總能量中，以構(gòu)成運(yùn)動常數(shù)。

動力學(xué)過程中的約束

GULP動力學(xué)尊重在笛卡爾空間中固定的原子，也就是說，使用“編輯約束”對話框的“原子”選項(xiàng)卡上的控件固定在所有三個(gè)平面中的任何原子的x、y和z坐標(biāo)在計(jì)算過程中將保持不變。固定原子仍然對能量有貢獻(xiàn)用于計(jì)算原子上的力，因此固定原子會影響可移動原子的運(yùn)動。

對于周期體系，原子只能通過固定其分?jǐn)?shù)坐標(biāo)來約束。笛卡爾約束被忽略。

GULP動力學(xué)也會忽略晶格約束。這意味著，在計(jì)算過程中（例如，使用NPT系綜），周期體系的晶格參數(shù)將始終允許發(fā)生變化，無論這些參數(shù)是否已使用“編輯約束”對話框的“晶格”選項(xiàng)卡上的控件進(jìn)行了固定。

設(shè)置幾何優(yōu)化計(jì)算

GULP中的幾何優(yōu)化通過改變原子坐標(biāo)和/或晶格參數(shù)（對于周期體系）來搜索輸入結(jié)構(gòu)的最低能量構(gòu)象。GULP支持兩種主要的三維周期體系幾何優(yōu)化模式，即恒定體積和恒定壓力優(yōu)化。恒定體積選項(xiàng)適用于晶格參數(shù)可靠已知并且可以在計(jì)算中固定的體系。一種更通用的方法是建立一個(gè)恒定的壓力計(jì)算，并將壓力設(shè)置為零，從而允許內(nèi)部和晶胞自由度弛豫。

GULP支持在幾何優(yōu)化過程中對原子的原子坐標(biāo)進(jìn)行約束。在周期體系（晶體或表面）的情況下，可以通過對原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)施加約束來完全固定原子。這在2D周期性結(jié)構(gòu)的表面計(jì)算中特別有用，通常需要固定幾層，使其類似于體結(jié)構(gòu)。在非周期體系的情況下，可以固定選定原子的笛卡爾坐標(biāo)的各個(gè)分量。

可以使用“編輯約束”對話框上的Atom選項(xiàng)卡來施加此類約束。

注意：當(dāng)要求恒定體積或恒定壓力優(yōu)化時(shí)，會忽略單個(gè)原子的內(nèi)部坐標(biāo)約束。

注意：GULP目前不支持Materials Studio中可用的晶胞約束，因此無法固定對稱性允許其變化的單個(gè)晶格參數(shù)。