チュートリアル

LAMMPS/Gromacs
界面張力V11.3.0
2022年10月20日

株式会社クロスアビリティ

Copyright 2008-2023 X-Ability Co., Ltd.

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本書について•本書はWinmostar V11の使用例を示すチュートリアルです。

•初めてWinmostar V11をお使いになる方はビギナーズマニュアルを参照してください。

•各機能の詳細を調べたい方はユーザマニュアルを参照してください。

•

本書の内容の実習を希望される方は、講習会を受講ください。
– Winmostar導入講習会：基礎編チュートリアルの操作方法のみ紹介します。
– Winmostar基礎講習会：理論的な背景、結果の解釈の解説、基礎編チュートリアルの操作方法、基礎編以外のチュートリアルの一部の操作方法を紹介します。
– 個別講習会：ご希望に応じて講習内容を自由にカスタマイズして頂けます。

•

本書の内容通りに操作が進まない場合は、まずよくある質問を参照してください。

•

よくある質問で解決しない場合は、情報の蓄積・管理のため、お問合せフォームに、不具合の再現方法とその時に生成されたファイルを添付しご連絡ください。

•

本書の著作権は株式会社クロスアビリティが有します。株式会社クロスアビリティの許諾な
く、いかなる形態での内容のコピー、複製を禁じます。
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概要
•

以下の手順で300 Kの水-ベンゼン液-液界面の、密度分布、平衡密度、界面張力を算出します。

1. 成分1の液相の作成
2. 成分1の液相の平衡化計算 （エネルギー極小化→温度一定MD→温度圧力一定MD）
3. 成分２の液相の作成
4. 成分2の液相の平衡化計算 （エネルギー極小化→温度一定MD→温度圧力(z)一定MD）
5. 液液界面系の作成
6. 液液界面系の平衡化計算 （エネルギー極小化→温度一定MD→温度圧力(z)一定MD）
7. 液液界面系の本計算（温度圧力(z)一定MD）

注意点：•

本書の計算はチュートリアルとして短時間で実行できるよう比較的少ない分子数で計算します。

•

分子の種類、初期密度に応じて平衡化に必要なステップ数は変化します。

•“本計算”のステップ数が大きいほど、再現性が良く、信頼性の高い結果を取得することができます。特に界面張力の算出値の収束は遅いです。

•

力場の種類、相互作用の計算条件も計算結果に大きく影響を与えます。
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動作環境設定•

本機能を用いるためにはCygwinのセットアップが必要です。LAMMPSを用いるためにはLAMMPSのセットアップが必要です。

•

https://winmostar.com/jp/installation/インストール方法のWindows用のLAMMPSとCygwinの設定手順に従います。

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Winmostar V11の動作モード
V11にはプロジェクトモードとファイルモードの2つの動作モードが用意されています。
本書ではプロジェクトモードでの操作方法を解説します。

ファイルモードの操作方法はV10のチュートリアルを参照してください。

プロジェクトモード V11新機能
ユーザは個々のファイルを意識することなくジョブを管理できます。
基本的にこのモードを推奨します。
ファイルモード
ユーザは個々のファイルを明示的に作成、管理します。操作方法はV10以前と一緒です。

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I.

系のモデリング（成分1）

基本的な操作方法はLAMMPS基礎編チュートリアルまたはGromacs基礎編チュートリアルを参照してください。
1. ファイル｜新規プロジェクトをクリックし、プロジェクト名に「water_benzene_ift」と入力して保存をクリックします。
2. ツールバーのフラグメントを「-C6H5」に変更しReplaceをクリックしベンゼンができたことを確認します。
3.

自動で電荷を割り当てをクリックしOKをクリックします。「正常に電荷が割り当てられました」と表示されたらOKをクリックします。

4.

溶媒を配置/セルを構築をクリックし、Add Displayed Moleculeをクリックし、Enter# of moleculesと表示されたら「100」と入力しOKをクリックします。

5. Buildをクリックします。「系の作成に成功しました」と表示されたらOKをクリックします。

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II. 計算の実行（成分1の平衡化計算）
1. ソルバで「LAMMPS」または「Gromacs」を選択し、 (ワークフロー設定) をクリックし、OKをクリックします。「力場が設定されました」と表示されたらOKをクリックします。
2. 2nd jobのSimulation timeを「50」に変更します。（圧力の安定に時間が掛かるため）
3. 計算精度を落として計算を早く終了させたい場合は1stPrecisionを「Low」に変更します。

job、2ndjob、3rdjobの

4. OKをクリックし、ジョブの設定ウィンドウで適宜設定した後実行をクリックします。

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II. 計算の実行（成分1の平衡化計算）
1. work1～work3の作業フォルダの状態がENDまたはEND(-)に変化したら、作業フォルダでwork3をクリックしてからアクションのCoordinate (Final)をクリックし、NPT計算の最終構造を表示します。
2.

（周期境界条件の表現形式）をクリックし再配置しないをクリックします。

3. 編集｜周期境界条件に基づき原子を再配置をクリックしOKをクリックします。
4.

ファイルをエクスポートをクリックし、「benzene_eq.mol2」として保存します。

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III. 系のモデリング（成分2）1.

溶媒を配置/セルを構築をクリックし、Add
Waterをクリックし、Entermoleculesと表示されたら「500」と入力しOKをクリックします。

#of

2. Set Lattice Constantsを選択し、Same as main windowをクリックします。
3. Box TypeをTriclinicに変更します。
4. Change only one directionをクリックし、「Select direction」と表示されたらOKをクリックします。「Enter density」と表示されたら「0.9」と入力しOKをクリックします。
5. Buildをクリックします。「系の作成に成功しました」と表示されたらOKをクリックします。

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IV.計算の実行（成分2の平衡化計算）
1.

(ワークフロー設定) をクリックします。「継続ジョブを実行しますか？」と表示されたらいいえをクリックします。力場を割り当てウィンドウが出現したらOKをクリックします。
「力場が設定されました」と表示されたらOKをクリックします。

2. 3rd jobのEnsembleをNPT(z)に変更します。
3. 計算精度を落として計算を早く終了させたい場合は1st
job、2nd
Precisionを「Low」、Simulation timeを「10」に変更します。

job、3rdjobの

4. OKをクリックし、ジョブの設定ウィンドウで適宜設定した後実行をクリックします。

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IV.計算の実行（成分2の平衡化計算）
1. work4～work6の作業フォルダの状態がENDまたはEND(-)に変化したら、作業フォルダでwork6をクリックしてからアクションのCoordinate (Final)をクリックし、NPT計算の最終構造を表示します。
2. 編集｜周期境界条件に基づき原子を再配置をクリックしOKをクリックします。
3.

ファイルをエクスポートをクリックし、「water_eq.mol2」として保存します。

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V. 系のモデリング（液液界面）
1. MD | 界面ビルダをクリックします。
2. Cell 1で...ボタンをクリックし、P.8で保存したbenzene_eq.mol2を選択します。

3. Cell 2で...ボタンをクリックし、P.11で保存したwater_eq.mol2を選択します。
4. Buildをクリックします。「正常に系が作成されました」と表示されたらOKをクリックします。

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VI. 計算の実行（液液界面の平衡化計算）
1.

（ワークフロー設定）をクリックします。

2. 「継続ジョブを実行しますか？…」と表示されたらいいえをクリックします。

3. 力場を割り当てウィンドウでOKをクリックします。「力場が設定されました」と表示されたらOKをクリックします。
4. LAMMPSまたはGromacs Workflow SetupウィンドウでOKをクリックします。
5. ジョブの設定ウィンドウで適宜設定した後実行をクリックします。

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VII.計算の実行（液液界面の本計算）
1. work9の作業フォルダの状態がENDまたはEND(-)に変化したら、をクリックします。

（ワークフロー設定）

2. 「継続ジョブを実行しますか？…」と表示されたらはいをクリックします。
3. work9_LMP_NPTまたはwork9_GMX_NPTを選択しOKをクリックします。
4. Presetを「Fluid/Amorphous NPT Production」に変更します。
–

界面張力の算出には比較的長時間の計算が必要なため適宜Simulation timeを変更します。

5. EnsembleをNPT(z)に変更します。
6. 計算精度を落として計算を早く終了させたい場合Precisionを「Low」に変更します。
7. OKをクリックし、ジョブの設定ウィンドウで適宜設定した後実行をクリックします。

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VI.結果解析
1. work10の作業フォルダの状態がENDまたはEND(-)に変化したら、work10_LMP_NPTまたはwork10_GMX_NPTをクリックしてからアクションのEnergy plotをクリックしCalc Aveをクリックします。Gromacsの場合は「Enter first frame to read」と表示されたらOKをクリックします。
2. LAMMPSの場合は界面数(2)と表面張力の積をGamNsurf（単位はmN/m）、Gromacsの場
合は界面数(2)と表面張力の積を#Surf*SurfTen（単位はbar*nm）から読み取ります。読み取り後Closeをクリックします。単位を変換したい場合はツール｜単位を変換を使用します。
LAMMPSの場合

Gromacsの場合

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VI.結果解析
1. リモートジョブの場合は先にwork10のReceive all remote output filesをクリックし出力ファイルを取得します。
2. work10のアクションのDensity Profileをクリックします。GroupでLAMMPSの場合はMOL01_C6H6とMOL02_H2O、Gromacsの場合はMOL01とWaterにチェックが入った状態にしDrawをクリックすると、z軸方向の密度分布が表示されます。
3. 各相の平衡密度を取得する際は、グラフ右下のOptions | Open Excelをクリックし、csvファイルを生成し、各種のグラフソフトで適宜適切な関数へフィッティングを行います。
Options｜Calculate Averageを使いるとグラフの区間平均を求めることも可能です。

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最後に•

各機能の詳細を調べたい方はユーザマニュアルを参照してください。

ユーザマニュアル

Winmostar 講習会の風景•

本書の内容の実習を希望される方は、基礎編チュートリアルについてはWinmostar基礎講習会
へご登録、基礎編以外のチュートリアルについては個別講習会のご依頼をご検討ください。

•本書の内容通りに操作が進まない場合は、まずよくある質問を参照してください。

•

よくある質問で解決しない場合は、情報の蓄積・管理のため、お問合せフォームに、不具合の再現方法とその時に生成されたファイルを添付しご連絡ください。
以上
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