チュートリアル

LAMMPS
固体壁面を含む系
V11.6.4
2024年9月23日

株式会社クロスアビリティ

Copyright 2008-2024 X-Ability Co., Ltd.

1

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。
Copyright 2008-2024 X-Ability Co., Ltd.

2

概要
•

本チュートリアルでは、固体壁と流体（気体または液体）を含む系の例として、2枚のグラフェンに挟まれた領域における水の挙動を観察する手順を示します。

注意点：•ターゲットとなる物質の種類、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、力場の種類、スーパーセルのサイズも結果に影響を与えます。

•

ここでは固体壁の座標を完全に固定するため、固体壁付近の系内の温度が局所的に低くなる点に注意してください。
Copyright 2008-2024 X-Ability Co., Ltd.

3

動作環境設定•Winmostar V11.5.0以降を利用しかつ64bit環境をご利用の方は、CygwinWM 2023/04/05バージョン以降をインストール、環境設定してください。
–•

2023/04/05バージョン以降のCygwinWMには推奨バージョンの64bit版LAMMPSが同梱されています。

上記に該当しない場合、または推奨バージョン以外のLAMMPSを利用したい方は、別途Windows版LAMMPSのインストールと環境設定が必要です。

Copyright 2008-2024 X-Ability Co., Ltd.

4

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。

Copyright 2008-2024 X-Ability Co., Ltd.

5

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「gwg」と入力して保存をクリックします。
初期構造の作成方法の詳細はWinmostarユーザマニュアル 5.初期構造の作成方法を参照してくだ
さい。ここでは既存の分子構造ファイルを読み込ませます。
2. ファイル｜インポート｜Samplesファイル｜graphite.cifをクリックします。
–

任意のファイルを読み込む場合はこの段階で代わりにファイル｜ファイルをインポートを使います。

3. ファイルをインポートダイアログで破棄して読み込みをクリックします。

Copyright 2008-2024 X-Ability Co., Ltd.

6

I. 系のモデリング
1. 固体 | スーパーセルを作成をクリックします。
2. a, b, cをそれぞれ「20」「12」「1」に変更し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「graphene.cif」というファイル名で保存します。

Copyright 2008-2024 X-Ability Co., Ltd.

7

I. 系のモデリング
1.

(溶媒を配置/セルを構築)をクリックします。

2.

Add Waterをクリックし、250と入力してOKをクリックします。

3.

Set Lattice Constantsにチェックを入れ、Same as main windowをクリックします。

4.

Change only one directionをクリックし、Select directionではそのままOKをクリックし、Enter densityで「0.05」と入力しOKをクリックします。

5.

Buildをクリックし、「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。

Copyright 2008-2024 X-Ability Co., Ltd.

8

I. 系のモデリング
1. MD | 界面ビルダをクリックします。
2. Cell 1の...ボタンをクリックし、P.7で保存したgraphene.cifを選択します。
3. Buildをクリックし、「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。

Copyright 2008-2024 X-Ability Co., Ltd.

9

I. 系のモデリング
1. MD | 界面ビルダをクリックします。
2. Cell 2の...ボタンをクリックし、P.7で保存したgraphene.cifを選択します。
3. Buildをクリックし、「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。

Copyright 2008-2024 X-Ability Co., Ltd.

10

I. 系のモデリング
1.

(X軸方向から表示) をクリックしてから(ウィンドウに合わせる) をクリックします。

2. Ctrl+ドラッグで、下のグラフェン2層のうち下の1層を矩形選択します。原子が見づらい場合は、Shift＋ドラッグで視点を平行移動させます。
3.

(グループ編集) | グループを削除をクリックし、「Do you want to delete or leave
group?」と聞かれたらDeleteをクリックします。

Copyright 2008-2024 X-Ability Co., Ltd.

11

I. 系のモデリング
1. 同様にして、上のグラフェン2層のうちの上の1層も削除します。
2.

(セルを作成/編集) ｜セルを変形をクリックします。

3. Set incremental lengthを「5」に変更し、Atomic positionsのDo not changeにチェックを入れ、OKをクリックします。

Copyright 2008-2024 X-Ability Co., Ltd.

12

I. 系のモデリング
1. 選択｜元素によるグループ選択をクリックします。
2. 「1 C 1920」の行をクリックし、Closeをクリックします。
3. 選択｜グループを登録をクリックし、グループ名に「graphene」と入力してOKをクリックします。

Copyright 2008-2024 X-Ability Co., Ltd.

13

II. 計算の実行（平衡化）1.

ソルバからLAMMPSを選択し、(ワークフロー設定)をクリックします。

2. 「電荷が設定されていない分子が含まれます。電荷を設定しますか？」と表示されたらいいえをクリックします。
3. Exceptionをクリックします。

Copyright 2008-2024 X-Ability Co., Ltd.

14

II. 計算の実行（平衡化）1. 左 側 の リ ス ト の 1 つ 目 の C960 に チ ェ ッ ク を 入 れ 、 右 側 の Sigma と Epsilon に そ れ ぞ れ「0.343」、「0.439」（本書ではUFFのパラメータを使用）と入力します。
2.

同様に2つ目のC960にチェックを入れ、右側の欄に「0.343」、「0.439」と入力します。

3.

Setをクリックします。

Copyright 2008-2024 X-Ability Co., Ltd.

15

II. 計算の実行（平衡化）
1. 力場を割り当てウィンドウに戻ったらOKをクリックします。
2. 「正常に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。
3. Presetを「Fluid/Amorphous/Crystal NVT Equilibration」に変更します。
4. 2nd jobのTemperatureを「1000」に変更します。
5. 計算精度を落として計算を早く終了させたい場合は2nd jobのPrecisionを「Low」に変更します。

Copyright 2008-2024 X-Ability Co., Ltd.

16

II. 計算の実行（平衡化）1. 1st jobのDetailsをクリックし、RestraintタブのEnable position restraintにチェックを入れ、Restrained atomsのSelect Groupボタンをクリックします。
2. 登録グループに「graphene」を選択しOKをクリックします。
3. LAMMPS Keyword SetupウィンドウでOKをクリックします。
4. 2nd jobのDetailsもクリックし、1~3と同様に設定します。

Copyright 2008-2024 X-Ability Co., Ltd.

17

II. 計算の実行（平衡化）
1. LAMMPS Workflow Setupウィンドウで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。
2. work2_LMP_NVTの作業フォルダの状態がENDに変化したら、「work2_LMP_NVT」をクリックし、アクションでEnergy plotをクリックします。
3. 水分子の温度の確認として、Energy Termsのc_TempFreeにチェックを入れDrawをクリックすると、拘束されていない水分子についての温度をグラフ化します。

Copyright 2008-2024 X-Ability Co., Ltd.

18

III.計算の実行（本計算）1. メインウィンドウに戻り（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. work2_LMP_NVTを選択しOKをクリックします。

Copyright 2008-2024 X-Ability Co., Ltd.

19

III.計算の実行（本計算）
1. Presetを「Fluid/Amorphous/Crystal NVT Production」に変更します。
2. Detailsをクリックし、RestraintタブのEnable position restraintにチェックを入れ、Restrained atomsのSelect Groupボタンをクリックします。
3. 登録グループに「graphene」を選択しOKをクリックします。
4. LAMMPS Keyword 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実行をクリックします

Copyright 2008-2024 X-Ability Co., Ltd.

20

III.計算の実行（本計算）
1. work3_LMP_NVT の 作 業 フ ォ ル ダ の 状 態 が END ま た は END(-) に 変 化 し た ら 、「work3_LMP_NVT」をクリックし、アクションでAnimationをクリックします。
2.

(X軸方向から表示)と3. アニメーション操作エリアの(ウィンドウに合わせる)をクリックします。
(Play/Pause)をクリックし分子の動く様子を観察します。

Copyright 2008-2024 X-Ability Co., Ltd.

21

IV.結果解析
1. 作業フォルダの「work3_LMP_NVT」をクリックし、アクションでDensity Profileをクリックします。
2. Groupで「3: MOL02_H2O」と「5: graphene」にチェックが入った状態にしDrawをクリックします。
3. グラフ下部のShow Settingをクリックし、Y AxisのAutoscaleのチェックを外し、Maxを「500」に変更すると水の密度分布を確認できます。（定常状態ではないことに注意）

Copyright 2008-2024 X-Ability Co., Ltd.

22

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
Copyright 2008-2024 X-Ability Co., Ltd.

23