設(shè)置分子動力學(xué)計算

GULP動力學(xué)計算允許您模擬結(jié)構(gòu)中的原子在溫度和壓力對系統(tǒng)的影響下如何作為時間的函數(shù)移動。

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

GULP還允許您執(zhí)行許多動力學(xué)步驟作為平衡階段，以便僅對后續(xù)生產(chǎn)階段記錄的幀進行統(tǒng)計分析和結(jié)果平均。

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選擇熱力學(xué)系綜積分牛頓運動方程

可以探索系統(tǒng)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)生在系統(tǒng)與環(huán)境進行熱交換的條件下。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)計算。NPT系綜是在Melchionna等人（1993）的基礎(chǔ)上，以改良的Nosé-Hooper形式實現(xiàn)的。

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定義時間步長

積分算法中的一個重要參數(shù)是時間步長。為了最大限度地利用計算時間，應(yīng)該使用較大的時間步長。然而，如果時間步長過大，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)為運動常數(shù)的系統(tǒng)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的貢獻添加到總能量中，以構(gòu)成運動常數(shù)。

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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”選項卡上的控件固定在所有三個平面中的任何原子的x、y和z坐標(biāo)在計算過程中將保持不變。固定原子仍然對能量有貢獻用于計算原子上的力，因此固定原子會影響可移動原子的運動。

對于周期系統(tǒng)，原子只能通過固定其分數(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，在計算過程中（例如，使用NPT系綜），周期系統(tǒng)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”選項卡上的控件進行了固定。

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設(shè)置幾何優(yōu)化計算

GULP中的幾何優(yōu)化通過改變原子坐標(biāo)和/或晶格參數(shù)（對于周期系統(tǒng)）來搜索輸入結(jié)構(gòu)的最低能量配置。GULP支持兩種主要的三維周期系統(tǒng)幾何優(yōu)化模式，即恒定體積和恒定壓力優(yōu)化。恒定體積選項適用于晶格參數(shù)可靠已知并且可以在計算中固定的系統(tǒng)。一種更通用的方法是建立一個恒定的壓力計算，并將壓力設(shè)置為零，從而允許內(nèi)部和單元自由度放松。

GULP支持在幾何優(yōu)化過程中對原子的原子坐標(biāo)進行約束。在周期系統(tǒng)（晶體或表面）的情況下，可以通過對原子的分數(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)。在非周期系統(tǒng)的情況下，可以固定選定原子的笛卡爾坐標(biāo)的各個分量。

可以使用“編輯約束”對話框上的Atom選項卡來施加此類約束。

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

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