lammps计算角度分布(ADF)

大家好，我是小马老师。
本文介绍lammps计算角度分布(adf)的方法。

与晶向分布rdf类似，lammps提供了角度分布的计算命令：compute adf。
该命令可以统计出体系内某类角度（如水分子H-O-H）的分布数据。
（1）语法格式

compute ID group-ID adf Nbin itype1 jtype1 ktype1 Rjinner1 Rjouter1 Rkinner1 Rkouter1 ...
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看着格式就挺复杂的，下面介绍一下参数的含义：

Nbin = 分块个数，把连续的角度值划分为Nbin块，便于归类统计
itype1 = 中心原子类型，如水分子的O原子
jtype1 = J 原子类型，如水分子的其中一个H原子
ktype1 = K 原子类型，如水分子的另一个H原子
Rjinner1 =  J 原子内径
Rjouter1 = J 原子外径
Rkinner1 = K 原子内径
Rkouter1 = K 原子外径
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（2）计算原理
常规的参数基本就这些，简单的角度统计原理是这样的：
确定要统计的角度类型，如水分子H-O-H，中心原子I就是O，周围两个原子J、K就是H。
当I和J的距离R满足：Rjinner1 并且I和K的距离R满足：Rkinner1 系统会认为这三个原子构成一个角，会计算该角度的值，循环判断下一个角度，直至结束。
为便于理解，我已经简化了判断条件，详细的判断条件可查阅lammps手册。

（3）数据输出
compute adf计算的结果可以使用fix ave/time命令输出。

compute myADF all adf 32 2 2 2 0.5 3.5 0.5 3.5
fix 1 all ave/time 100 1 100 c_myADF[*] file tmp.adf mode vector
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tmp.adf文件中，一共有4列，第一列为bin的数量，第二列为不同bin对应的角度值，第三列为该角度值出现的概率，第四列为该角度的数量。
因此，在绘图时，第二列为横坐标，第三列为纵坐标，即可得到角度分布图。
（4）案例代码
下面给出lammps官方案例，在案例中计算了水分子体系中O-O-O和H-O-H的角度分布。

units		real	
atom_style	full
read_data	data.spce
pair_style      lj/cut/coul/long 12.0 12.0
pair_coeff      * * 0.0     1.0
pair_coeff      1 1 0.15535 3.166
kspace_style	pppm 1.0e-6

bond_style	harmonic
angle_style	harmonic
dihedral_style	none
improper_style	none

bond_coeff	1 1000.00 1.000
angle_coeff	1 100.0 109.47

special_bonds   lj/coul 1.0e-100 1.0e-100 1.0

neighbor        2.0 bin
timestep        2.0
neigh_modify    every 1 delay 2 check yes

fix		1 all shake 0.0001 20 0 b 1 a 1
fix		2 all nvt temp 300.0 300.0 100.0

velocity all create 300.0 6244325

thermo 100
run 500
reset_timestep 0

compute gofa all adf  45  1 1 1  2.0 3.5  2.0 3.5 & 
                          2 1 1  0.0 1.2  1.5 2.5   # O-O-O, O-H...O
fix adf all ave/time 10 100 1000 c_gofa[*] file spce-adf.dat mode vector
run 1000
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公众号：lammps加油站