チュートリアル

LAMMPS/Gromacs
蒸気圧・表面張力V11.3.0
2023年11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
•

以下の手順で300 Kの水の気液平衡系を計算し、蒸気圧、気液平衡密度、表面張力を算出します。

1. 液相の作成
2. 液相の平衡化計算（エネルギー極小化計算→温度一定MD計算）

3. 気液平衡系の作成
4. 気液平衡系の平衡化計算 （エネルギー極小化計算→温度一定MD計算）
5. 気液平衡系の本計算（温度一定MD計算）

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。

•“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（液相）

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_vle」と入力して保存をクリックします。
2.

溶 媒 を 配 置 / セ ル を 構 築 を ク リ ッ ク し 、 Add Water を ク リ ッ ク し 、 Enter # ofmoleculesと表示されたら「300」と入力しOKをクリックします。

3. Set Densityに「0.9」と入力し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（液相の平衡化計算）
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. Presetを「Fluid/Amorphous/Crystal NVT Equilibrium」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 と 2nd job の Precision を「Low」に変更します。
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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III.系のモデリング（気液平衡系）
1. work1とwork2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work2をクリックしてからアクションのCoordinate (Final)をクリックし、NVT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。

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III.系のモデリング（気液平衡系）
1. 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。
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の値を「100」に変更し、Atomic positionsでDo not changeにチェックを入れてからOKボタンをクリックします。
4.

（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。

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IV.計算の実行（気液平衡系の平衡化計算）
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でOKをクリックします。

2. LAMMPSまたはGromacs 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。

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V. 計算の実行（気液平衡系の本計算）
1. work3とwork4の作業フォルダの状態がENDまたはEND(-)に変化したら、ロー設定）をクリックします。

（ワークフ

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. work4_LMP_NVTまたはwork4_GMX_NVTを選択しOKをクリックします。
4. Presetを「Fluid/Amorphous/Crystal NVT Production」に変更しOKをクリックます。
–

表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. 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. work5の状態がENDまたはEND(-)に変化したらwork5_LMP_NVTまたはwork5_GMX_NVT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の場合は蒸気圧をPzz（単位はatm）、界面数(2)と表面張力の積をGamNsurfまたはv_GamNsurf（単位はmN/m）、Gromacsの場合は蒸気圧をPres-ZZ（単位はbar）、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。
– ステップ数が不十分な場合は下図のように蒸気圧の平均値が負になる場合もありますが、長時間計算することにより正の妥当な値に収束します。
LAMMPSの場合

Gromacsの場合

参考文献：R. Sakamaki et al., J. Chem. Phys., 134, 124708 (2011).
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VI.結果解析
1. リモートジョブの場合は先にwork5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. work5のアクションのDensity Profileをクリックし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. 液相、気相それぞれ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tanh関数などへのフィッティングを行います。または、Options｜Calculate Averageを使いてグラフの区間平均を求めます。

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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、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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