Dinámica Molecular

Modelo de dinámica molecular mediante potencial de Lennard-Jones con termostato de Langevin implementado en Fortran 90 como parte del curso Introducción a la Simulación computacional. www.tandar.cnea.gov.ar/~pastorin/cursos/intro_sims/

Autores

• Augusto Román augustojre
• Simón Saint-André sstandre

Cómo correr una simulación

• Editar las variables de control en control.h. Si se define GDR, el programa calcula la función de distribución radial, pero es un poco más lento.
• Compilar el programa de Fortran con make.
• Editar el archivo input.dat. Cada línea corresponde a una de las variables de ingreso. El nombre o descripción de las mismas está separada de los valores por espacios. Si la variable verbose es true, el programa imprime en pantalla los valores de energía durante la ejecución.
• Correr el ejecutable resultante: ./dinamica
• Si existe un archivo configuracion.dat, el programa lo toma como configuración inicial para la simulación. Debe contener N filas con 6 valores cada una, correspondientes a las posiciones y velocidades iniciales de las partículas. Al finalizar la simulación, el programa sobreescribe configuracion.dat con la última configuración simulada. Precaución: al cambiar de tamaño de la caja o el número de partículas, los archivos configuracion.dat no funcionarán para la nueva simulación.

Archivos de salida

• output.dat: 4 columnas y (nsteps / nwrite) filas. Contiene valores de energía cinética, potencial y total, y presión sampleados de la secuencia de pasos de simulación.
• movie.vtf: Archivo para generar animaciones de la dinámica de partículas con VMD.
• configuracion.dat: Última configuración obtenida. Sobreescribe a la configuración de entrada.
• correlacion.dat: 2 columnas y L*30 filas. Sólo se genera si está definida GDR al momento de compilar. Contiene la función de distribuición radial. La primer columna corresponde al radio, y la segunda a g(r).
• seed.dat: Archivo utilizado por ziggurat para obtener números aleatorios. Se usa tanto como entrada como salida.

Cómo hacer un barrido en temperaturas y/o densidades

• Editar en send_jobs.py los valores de entrada y el ejecutable a usar. temperaturas y densidades deben ser listas de valores.
• Ejecutar python3 send_jobs.py NJOBS donde NJOBS es el número de corridas que hace en cada temperatura.

Las distintas simulaciones se organizan en el directorio data/. Por ejemplo, de la siguiente forma:

data/
├── 0.001_dens/
│   ├── 0.90_temp/
│   │   ├── 01_JOB/
│   │   │   ├── configuracion.dat
│   │   │   ├── input.dat
│   │   │   ├── movie.vtf
│   │   │   └── output.dat
│   │   ├── 02_JOB/
│   │   │   ...
│   │   └── 06_JOB/
│   │
│   ├── 1.10_temp/
│   │   ...
│   └── 2.00_temp/
│
├── 0.010_dens/
│   ...
└── 1.000_dens/

Toda la información contenida en los distintos output.dat se puede recopilar en un solo archivo mediante: python3 recopilar_data.py Esto crea (o sobreescribe) el archivo alldata.dat, con el cual se pueden analizar los resultados obtenidos.

Análisis de datos en Jupyter

El notebook analisis.ipynb contiene los cálculos y las figuras realizadas con la información de alldata.dat. Al ejecutarlo se llama a recopilar_data.py para asegurarse de tener los datos actualizados.

Para correr este notebook tenemos que usar Jupyter, que no está por defecto en Ubunutu. Puede ser instalado en un entorno virtual:

• sudo apt install python3-venv
• python3 -m venv .venv Con esto tenemos creado el entorno virtual, para usarlo lo activamos con:
• source .venv/bin/activate Ahora podemos instalar Jupyter y otros paquetes mediante pip:
• pip3 install -r requirements.txt