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MolecularDynamics

物理実験1(分子動力学法)

3年生前期の物理実験１の実験テーマのひとつです。
物理学コースの学生は必ず「分子動力学法」をおこなう必要があります。
計算科学コースの学生は受けることができません（計算実験で分子動力学に関するさらに詳しい実験があります）

2018年度は山口直也さんがティーチングアシスタントです。
2018年度以降は小幡先生が担当されます。

炭素からなる物質の例

カーボンナノチューブ(6,6)のStone-Wales 欠陥

最終更新時間：2019年07月11日 13時48分52秒

レポートに関する注意事項

提出はメール(pdfファイルが望ましい)とプリントしたもの両方を提出願います

（提出締切に印刷が間に合わない場合はpdfだけでもOKです。ただし、手渡しの代わりに居室に口頭で
メールを送りました、と伝えにくること）

合格になるまで１週以内程度に再提出を続けてください。
再提出の無い場合は最低点になる可能性があります。
チェックリストchecklist.pdf(608)/checklist.doc(426)をチェックして提出してください。
latex:report_temp.tex(899)(report_temp_win.tex(402)]:windows用)か, word :report_temp2010.doc(362)のテンプレートを使用してください。
コンパイル例：report_temp.pdf(469)
一回目は未完成のものでも良いので提出してください。

実験に関する注意事項

不明な点は積極的に質問すること.
質問すること自体, 実験を迅速に進めていく上で重要なポイントで、評価対象にもなり得ます。

配布資料

配布資料に書いてある, 1回目, 2回目等は目安です。実験のペースは各自で決めてください.
print20130424.pdf(647)

fortran77の練習

Fortran入門(超入門)
練習プリントexercise.pdf(614)

report_temp.pdf(469)

fortranの注意事項

行番号は左から5列目に一桁がくるように書く。 100なら3,4,5列に書く。
長い行の場合＆を打つ、＆は６列目。

tbmdコンパイル時にファイルを変更する点

rannum.fの16行目をコメントアウト
Makefileの6行目のg77をgfortranへ変更

初期構造の作り方

絵を書いたり、プログラムを作成したり工夫が求められる。

座標生成プログラムの例

(ccluster.datを出力する。これらの例を参考に, グラフェンの破片など、自分のプログラムを作成してみよう）

直鎖

data_chain.f(546)

環状

data_circle.f(485)

シェルスクリプトを作成する等で、自動的に座標を生成し、最後のエネルギーをとってきて、凝集エネルギーを
原子数について1-60までを一度に計算することも可能である。

座標をもらってくる

カーボンナノチューブ生成ウェブページ

http://turin.nss.udel.edu/research/tubegenonline.html

C60 isomer

http://www.nanotube.msu.edu/fullerene/fullerene-isomers.html
C20-C720までの座標がまとめてある。xyzファイルをダウンロードできる（angstromeなのでxyzのみ抽出して0.1倍する必要がある

C36の例
- data.dat(310):ダウンロードしたファイルの2行目を削除し, 名前を変えたもの。
- data.f(349): ccluster.datへ変換するプログラム。

XCrysDen以外を使う

Vesta

windows, mac, linux版がある。
xyzファイルを読み込める。
http://jp-minerals.org/vesta/jp/

tbmd全般

mdinput.dat

原子数を増やしたりする場合や、安定構造を計算する上で
- 変更するファイルその１：mdinput.dat

5行目の左側の数字：原子数
10行目の摩擦の係数を0.01ぐらいに(配布ファイルは0.008だから、そのままでも良い）

変更するファイルその２：ccluster.dat

ccluster.dat  1行目に原子数
ccluster.datの下に原子数の数だけ座標 x,y,z  (単位はnm)

tbmd.fの変数など

iatomは総原子数 N_atomまで

coord0(iatom,1): iatom番目の原子のx座標
coord0(iatom,2): iatom番目の原子のy座標
coord0(iatom,3): iatom番目の原子のz座標
forceは力, veloは速度で同様。

力の出力と表示

配布プリント「7.5 原子位置の出力」で

        write(16,100)coord0(i_atom,1)*fac,coord0(i_atom,2)*fac,
&                                      coord0(i_atom,3)*fac
        100   format('C ', 3(1X,E15.6))

の部分を

       
         write(16,100)coord0(i_atom,1)*fac,coord0(i_atom,2)*fac,
    &                                      coord0(i_atom,3)*fac,
    &    force(i_atom,1)*fac, force(i_atom,2)*fac, force(i_atom,3)*fac
 100   format('C ', 6(1X,E15.6))

として, XCrysDenで「Display」--->「force」とすると矢印が表示される。
矢印が大きすぎる場合, プログラムのfacをfac2=1/1000等変更して定義して, forceにかけて出力する、
もしくは XCrysDenで「Modify」--->「Force Settings」のLength Factorを小さくする等すればよい。

f15.6
e.15.6

など自分で調べること

XCrysDen

fort.16等のxyz形式のファイルを読み込んで表示する場合,

xcrysden --xyz fort.16

とするとよい.

フーリエ変換のヒント

例えばプリントの式通りに書いてみる.

omeg=dble(iomega)*1.0d0/100.0d0
A(1,1,iomega)=A(1,1,iomega)+coord0(1,1)*dt
    &  *cos(tpi*dble(i_time_step)*omeg*dt)

これをiomegaで100までループで回すとかして, 時間のループの中にいれる.
（配列の初期化や宣言が別途必要である）
全ステップ終了後にomega毎にデータをwriteする.

ただし、原点をどう置くかに注意を要する
（原子の変位がcos波になるように座標の原点を移動する）。

テキストにあるように座標ではなく速度を用いてフーリエ変換するのがよい。

gnuplotからjpegファイルに落として、latexへ

通常はepsかpsファイルを用いる(その場合はbbファイルは要らない
例：sin(x)をjpgファイルに
gnuplotで

set term jpeg
set output 'sin.jpg'
plot sin(x)

latexにjpgファイルを貼るにはbbファイルが必要である.

ebb sin.jpg

とするとsin.bbというファイルができるので, sin.bbがsin.jpgと
同じディレクトリにあれば, psやepsのファイルと同様にlatexに貼ることができる.

report_temp2010.doc(362)

レポート提出前チェックリスト

checklist.doc(426)

cnt_sw.png(279)

参考文献など

理科年表

checklist.pdf(608)
report_temp_win.tex(402)
print.pdf(1070)
print20130424.pdf(647)
tbmd.f(290)