[转载]基于LAMMPS计算材料的介电常数
2021-7-24 20:29
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基于LAMMPS计算材料的介电常数
LAMMPS不能直接给出材料的介电常数，需要我们对模拟给出的数据进行后处理。系统的偶极矩矢量被定义为
，
其中是第个带电粒子在时刻的位置矢量，是第个带电粒子的电荷量，通过线性响应理论，我们有零频介电常数的计算公式：
式中代表着偶极矩矢量在笛卡尔坐标系中的一个分量，为波尔兹曼常数，为体系的温度，是系统的体积，为3×3单位矩阵。而介电常数随频率的变化关系为：
其是3×3矩阵，其(𝑙,𝑛)矩阵元为
由理论部分的内容可知，只需要在分子动力学模拟的过程中得到材料偶极矩的关联函数，即可得到材料的介电常数，而偶极矩是可以由LAMMPS直接计算得到的，这就需要用到“compute dipole/chunk”命令，整个代码块如下:
variable chunkID atom 1
compute mychunk all chunk/atom v_chunkID nchunk once ids once
compute dipole all dipole/chunk mychunk
variable dipole_x equal c_dipole[1][1]
variable dipole_y equal c_dipole[1][2]
variable dipole_z equal c_dipole[1][3]
fix 1 all ave/correlate 5 1000 10000 v_dipole_x v_dipole_y v_dipole_z type auto/upper ave running
variable chunkID atom 1
compute mychunk all chunk/atom v_chunkID nchunk once ids once
compute dipole all dipole/chunk mychunk
variable dipole_x equal c_dipole[1][1]
variable dipole_y equal c_dipole[1][2]
variable dipole_z equal c_dipole[1][3]
fix 1 all ave/correlate 5 1000 10000 v_dipole_x v_dipole_y v_dipole_z type auto/upper ave running
就是在计算偶极矩的时间关联函数了。有了偶极矩时间关联函数，结合线性响应理论就可以计算介电常数了。
感谢中国科学院过程工程研究所的陈卫老师为我们分享本文的内容, 关于介电常数的计算可咨询陈老师，其个人简介如下：
http://emms.mpcs.cn/members/2932.php
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