doc/src/compute_orientorder_atom.txt

   1 "LAMMPS WWW Site"_lws - "LAMMPS Documentation"_ld - "LAMMPS Commands"_lc :c
   2
   3 :link(lws,http://lammps.sandia.gov)
   4 :link(ld,Manual.html)
   5 :link(lc,Section_commands.html#comm)
   6
   7 :line
   8
   9 compute orientorder/atom command :h3
  10
  11 [Syntax:]
  12
  13 compute ID group-ID orientorder/atom keyword values ... :pre
  14
  15 ID, group-ID are documented in "compute"_compute.html command :ulb,l
  16 orientorder/atom = style name of this compute command :l
  17 one or more keyword/value pairs may be appended :l
  18 keyword = {cutoff} or {nnn} or {degrees} or {components}
  19   {cutoff} value = distance cutoff
  20   {nnn} value = number of nearest neighbors
  21   {degrees} values = nlvalues, l1, l2,...
  22   {components} value = ldegree  :pre
  23
  24 :ule
  25
  26 [Examples:]
  27
  28 compute 1 all orientorder/atom
  29 compute 1 all orientorder/atom degrees 5 4 6 8 10 12 nnn NULL cutoff 1.5
  30 compute 1 all orientorder/atom degrees 4 6 components 6 nnn NULL cutoff 3.0 :pre
  31
  32 [Description:]
  33
  34 Define a computation that calculates a set of bond-orientational
  35 order parameters {Ql} for each atom in a group. These order parameters
  36 were introduced by "Steinhardt et al."_#Steinhardt as a way to
  37 characterize the local orientational order in atomic structures.
  38 For each atom, {Ql} is a real number defined as follows:
  39
  40 :c,image(Eqs/orientorder.jpg)
  41
  42 The first equation defines the spherical harmonic order parameters.
  43 These are complex number components of the 3D analog of the 2D order
  44 parameter {qn}, which is implemented as LAMMPS compute
  45 "hexorder/atom"_compute_hexorder_atom.html.
  46 The summation is over the {nnn} nearest
  47 neighbors of the central atom.
  48 The angles theta and phi are the standard spherical polar angles
  49 defining the direction of the bond vector {rij}.
  50 The second equation defines {Ql}, which is a
  51 rotationally invariant scalar quantity obtained by summing
  52 over all the components of degree {l}.
  53
  54 The optional keyword {cutoff} defines the distance cutoff
  55 used when searching for neighbors. The default value, also
  56 the maximum allowable value, is the cutoff specified
  57 by the pair style.
  58
  59 The optional keyword {nnn} defines the number of nearest
  60 neighbors used to calculate {Ql}. The default value is 12.
  61 If the value is NULL, then all neighbors up to the
  62 specified distance cutoff are used.
  63
  64 The optional keyword {degrees} defines the list of order parameters to
  65 be computed.  The first argument {nlvalues} is the number of order
  66 parameters. This is followed by that number of integers giving the
  67 degree of each order parameter. Because {Q}2 and all odd-degree order
  68 parameters are zero for atoms in cubic crystals (see
  69 "Steinhardt"_#Steinhardt), the default order parameters are {Q}4,
  70 {Q}6, {Q}8, {Q}10, and {Q}12. For the FCC crystal with {nnn}=12, {Q}4
  71 = sqrt(7/3)/8 = 0.19094....  The numerical values of all order
  72 parameters up to {Q}12 for a range of commonly encountered
  73 high-symmetry structures are given in Table I of "Mickel et
  74 al."_#Mickel.
  75
  76 The optional keyword {components} will output the components of the
  77 normalized complex vector {Ybar_lm} of degree {ldegree}, which must be
  78 explicitly included in the keyword {degrees}. This option can be used
  79 in conjunction with "compute coord_atom"_compute_coord_atom.html to
  80 calculate the ten Wolde's criterion to identify crystal-like
  81 particles, as discussed in "ten Wolde"_#tenWolde.
  82
  83 The value of {Ql} is set to zero for atoms not in the
  84 specified compute group, as well as for atoms that have less than
  85 {nnn} neighbors within the distance cutoff.
  86
  87 The neighbor list needed to compute this quantity is constructed each
  88 time the calculation is performed (i.e. each time a snapshot of atoms
  89 is dumped).  Thus it can be inefficient to compute/dump this quantity
  90 too frequently.
  91
  92 NOTE: If you have a bonded system, then the settings of
  93 "special_bonds"_special_bonds.html command can remove pairwise
  94 interactions between atoms in the same bond, angle, or dihedral.  This
  95 is the default setting for the "special_bonds"_special_bonds.html
  96 command, and means those pairwise interactions do not appear in the
  97 neighbor list.  Because this fix uses the neighbor list, it also means
  98 those pairs will not be included in the order parameter.  This
  99 difficulty can be circumvented by writing a dump file, and using the
 100 "rerun"_rerun.html command to compute the order parameter for
 101 snapshots in the dump file.  The rerun script can use a
 102 "special_bonds"_special_bonds.html command that includes all pairs in
 103 the neighbor list.
 104
 105 [Output info:]
 106
 107 This compute calculates a per-atom array with {nlvalues} columns,
 108 giving the {Ql} values for each atom, which are real numbers on the
 109 range 0 <= {Ql} <= 1.
 110
 111 If the keyword {components} is set, then the real and imaginary parts
 112 of each component of (normalized) {Ybar_lm} will be added to the
 113 output array in the following order: Re({Ybar_-m}) Im({Ybar_-m})
 114 Re({Ybar_-m+1}) Im({Ybar_-m+1}) ... Re({Ybar_m}) Im({Ybar_m}).  This
 115 way, the per-atom array will have a total of {nlvalues}+2*(2{l}+1)
 116 columns.
 117
 118 These values can be accessed by any command that uses
 119 per-atom values from a compute as input.  See "Section
 120 6.15"_Section_howto.html#howto_15 for an overview of LAMMPS output
 121 options.
 122
 123 [Restrictions:] none
 124
 125 [Related commands:]
 126
 127 "compute coord/atom"_compute_coord_atom.html, "compute
 128 centro/atom"_compute_centro_atom.html, "compute
 129 hexorder/atom"_compute_hexorder_atom.html
 130
 131 [Default:]
 132
 133 The option defaults are {cutoff} = pair style cutoff, {nnn} = 12,
 134 {degrees} = 5 4 6 8 10 12 i.e. {Q}4, {Q}6, {Q}8, {Q}10, and {Q}12.
 135
 136 :line
 137
 138 :link(Steinhardt)
 139 [(Steinhardt)] P. Steinhardt, D. Nelson, and M. Ronchetti,
 140 Phys. Rev. B 28, 784 (1983).
 141
 142 :link(Mickel)
 143 [(Mickel)] W. Mickel, S. C. Kapfer, G. E. Schroeder-Turkand, K. Mecke,
 144 J. Chem. Phys. 138, 044501 (2013).
 145
 146 :link(tenWolde)
 147 [(tenWolde)] P. R. ten Wolde, M. J. Ruiz-Montero, D. Frenkel,
 148 J. Chem. Phys. 104, 9932 (1996).