チュートリアル

LAMMPS/Gromacs
ガラス転移温度算出（ポリマー、スキャン計算）
V11.3.1
2022年10月18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
•

本チュートリアルの実施にはWinmostar V11プロフェッショナル版エリートが必要です。

•ポリプロピレン溶融体の計算を温度を変えながら多数実行し、ガラス転移温度を算出します。

注意点：•

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。

•相互作用の計算方法、力場、電荷の算出方法も結果に影響を与えます。

•重合度（鎖長）も結果に影響を与えます。

•チュートリアルという性質上、ここではステップ数を短めにして計算を実行しています。
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動作環境設定•

本機能を用いるためにはCygwinとGAMESS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GAMESS、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

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「glasstemp_scan」と入力して保存をクリックします。
2. Replaceを3回クリックしポリプロピレンの繰り返し単位（プロパン、C3H8）を作成します。
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。

4. 「正常に電荷が設定されました」と表示されたらOKをクリックします。
5. 重合した際に隣の繰り返し単位と結合する2箇所（HeadとTail）を続けてクリックします。

Head

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Tail

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I.

系のモデリング

1. MD | ポリマー| 繰り返し単位登録をクリックしOKをクリックします。
2. Enter nameで「pp」と入力しOKをクリックします。
3. 「…pp.wmo saved successfully.」と表示されたらOKをクリックする。
4.

MD | ポリマー | ホモポリマービルダをクリックし以下のように設定します。
– Degree of Polymerizationを「15」に変更– Repeat Unitに「pp」を選択

5.

BuildをクリックしEnter polymer nameで「pp15」と入力しOKとクリックします。

6. 「…pp15.wpo saved successfully.」と表示されたらOKをクリックします。
7. CloseをクリックしHomo Polymer Builderウィンドウを閉じます。

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I.

系のモデリング

1. MD | ポリマー | ポリマーセルビルダをクリックします。
2. Polymers Availableからpp15を選択しAddをクリックします。

3. Enter Valueに「30」と入力しOKをクリックします。
3. Polymers Usedに「pp15 30」と表示されたのを確認し、Buildをクリックします。
4. 黒 い ウ ィ ン ド ウ が 出 現 し 数 十 秒 程 度 ポ リ マ ー の 構 築 処 理 が 流 れ た 後 、 「 Successfullygenerated polymer system.」と表示されたらOKをクリックします。
5. CloseをクリックしPolymer Cell Builderウィンドウを閉じます。

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I.

系のモデリング

1.

ウィンドウに合わせるをクリックし、系の全体を確認します。

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II. 計算の実行
1. ソルバで「LAMMPS」または「Gromacs」を選択し、す。

(ワークフロー設定) をクリックしま

2. 自動でパラメータを割り当ての（一般）をDreidingに変更し、右下のOKをクリックします。
3. 数秒処理が流れた後「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。

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II. 計算の実行
1. 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 job、3rd jobすべてのPrecisionを「Low」に変更し3rd jobのSimulation timeを「10」に変更します。
– Presetを12-Step Compressionや21-Step Compression-Decompressionにするとより平衡化計算が安定します。
2. 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
1. work1からwork3までのすべての作業フォルダの状態がENDまたはEND(-)に変化したら、再び（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？…」と表示されたらはいをクリックします。
3. work3を選択しOKをクリックします。

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II. 計算の実行
1. Presetを「Fluid/Amorphous NPT Production」に変更します。
2. # of Jobsで+を1回クリックします。適宜Simulation timeを変更します。

– Simulation timeを大きくすると最終的に得られるグラフが滑らかになります。
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と2nd jobのPrecisionを「Low」、Simulation timeを「10」に変更します。
4. Enable scan calculationにチェックを入れConfigをクリックします。

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II. 計算の実行
1. Enter Step…をクリックし、Minimum valueに「150」、Intervalに「50」、Number ofstepsに「9」と入力します。
– Valuesの範囲に適宜得られるガラス転移温度が含まれるように設定します。またIntervalが小さいほど最後のフィッティングが安定します。
2. Parameter ScanウィンドウでOKをクリックします。
3. Workflow Setupウィンドウで1st jobと2nd jobのTemperatureに「%WM_SCAN1%」と入力しOKをクリックします。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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III.結果解析
1. work4～work21の作業フォルダの状態がENDまたはEND(-)に変化したら、ファイル｜プロジェクト｜スキャン結果表示をクリックします。
2. Uncheck Allをクリックし、work5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21にチェックを入れ、Propertyを「Density」に変更し、Drawをクリックします。
2. 処理が完了しグラフが出現した後Options | Export csv & Open Excelをクリックします。
– LAMMPS（g/cm^3）とGromacs（kg/m^3）で単位が異なります。
3. 名前を付けて保存で保存をクリックします。

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III.結果解析
1. 出力されたcsvファイルの1カラム目を横軸、2カラム目の逆数を縦軸にプロット（温度-比容曲線）します。この曲線の変曲点の温度がガラス転移温度の推測値となります。
※

高温側・低温側をそれぞれ一次関数でフィッティングしそれらの交点を変曲点とします。

※

精度を落として計算した場合は変曲点が見えづらくなります。

※

本書の計算条件よりも分子数を大きくし、計算時間を長くすると再現性が向上します。

※

本書のように各温度で独立したMDを流す方法ではなく温度を走査する方法もあります。

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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、Winmostar導入講習会、Winmostar基礎講習会、または個別講習会の受講をご検討ください。（詳細はP.2）•

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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