doc/src/fix_nve_dotc_langevin.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 fix nve/dotc/langevin command :h3
  10
  11 [Syntax:]
  12
  13 fix ID group-ID nve/dotc/langevin Tstart Tstop damp seed keyword value :pre
  14
  15 ID, group-ID are documented in "fix"_fix.html command :ulb,l
  16 nve/dotc/langevin = style name of this fix command :l
  17 Tstart,Tstop = desired temperature at start/end of run (temperature units) :l
  18 damp = damping parameter (time units) :l
  19 seed = random number seed to use for white noise (positive integer) :l
  20 keyword = {angmom} :l
  21   {angmom} value = factor
  22     factor = do thermostat rotational degrees of freedom via the angular momentum and apply numeric scale factor as discussed below :pre
  23 :ule
  24
  25 [Examples:]
  26
  27 fix 1 all nve/dotc/langevin 1.0 1.0 0.03 457145 angmom 10 :pre
  28
  29 [Description:]
  30
  31 Apply a rigid-body Langevin-type integrator of the kind "Langevin C"
  32 as described in "(Davidchack)"_#Davidchack
  33 to a group of atoms, which models an interaction with an implicit background
  34 solvent.  This command performs Brownian dynamics (BD)
  35 via a technique that splits the integration into a deterministic Hamiltonian
  36 part and the Ornstein-Uhlenbeck process for noise and damping.
  37 The quaternion degrees of freedom are updated though an evolution
  38 operator which performs a rotation in quaternion space, preserves
  39 the quaternion norm and is akin to "(Miller)"_#Miller.
  40
  41 In terms of syntax this command has been closely modelled on the
  42 "fix langevin"_fix_langevin.html and its {angmom} option. But it combines
  43 the "fix nve"_fix_nve.html and the "fix langevin"_fix_langevin.html in
  44 one single command. The main feature is improved stability
  45 over the standard integrator, permitting slightly larger timestep sizes.
  46
  47 NOTE: Unlike the "fix langevin"_fix_langevin.html this command performs
  48 also time integration of the translational and quaternion degrees of freedom.
  49
  50 The total force on each atom will have the form:
  51
  52 F = Fc + Ff + Fr
  53 Ff = - (m / damp) v
  54 Fr is proportional to sqrt(Kb T m / (dt damp)) :pre
  55
  56 Fc is the conservative force computed via the usual inter-particle
  57 interactions ("pair_style"_pair_style.html,
  58 "bond_style"_bond_style.html, etc).
  59
  60 The Ff and Fr terms are implicitly taken into account by this fix
  61 on a per-particle basis.
  62
  63 Ff is a frictional drag or viscous damping term proportional to the
  64 particle's velocity.  The proportionality constant for each atom is
  65 computed as m/damp, where m is the mass of the particle and damp is
  66 the damping factor specified by the user.
  67
  68 Fr is a force due to solvent atoms at a temperature T randomly bumping
  69 into the particle.  As derived from the fluctuation/dissipation
  70 theorem, its magnitude as shown above is proportional to sqrt(Kb T m /
  71 dt damp), where Kb is the Boltzmann constant, T is the desired
  72 temperature, m is the mass of the particle, dt is the timestep size,
  73 and damp is the damping factor.  Random numbers are used to randomize
  74 the direction and magnitude of this force as described in
  75 "(Dunweg)"_#Dunweg, where a uniform random number is used (instead of
  76 a Gaussian random number) for speed.
  77
  78 :line
  79
  80 {Tstart} and {Tstop} have to be constant values, i.e. they cannot
  81 be variables.
  82
  83 The {damp} parameter is specified in time units and determines how
  84 rapidly the temperature is relaxed.  For example, a value of 0.03
  85 means to relax the temperature in a timespan of (roughly) 0.03 time
  86 units tau (see the "units"_units.html command).
  87 The damp factor can be thought of as inversely related to the
  88 viscosity of the solvent, i.e. a small relaxation time implies a
  89 hi-viscosity solvent and vice versa.  See the discussion about gamma
  90 and viscosity in the documentation for the "fix
  91 viscous"_fix_viscous.html command for more details.
  92
  93 The random # {seed} must be a positive integer. A Marsaglia random
  94 number generator is used.  Each processor uses the input seed to
  95 generate its own unique seed and its own stream of random numbers.
  96 Thus the dynamics of the system will not be identical on two runs on
  97 different numbers of processors.
  98
  99 The keyword/value option has to be used in the following way:
 100
 101 This fix has to be used together with the {angmom} keyword. The
 102 particles are always considered to have a finite size.
 103 The keyword {angmom} enables thermostatting of the rotational degrees of
 104 freedom in addition to the usual translational degrees of freedom.
 105
 106 The scale factor after the {angmom} keyword gives the ratio of the rotational to
 107 the translational friction coefficient.
 108
 109 An example input file can be found in /examples/USER/cgdna/examples/duplex2/.
 110 A technical report with more information on this integrator can be found
 111 "here"_PDF/USER-CGDNA-overview.pdf.
 112
 113 :line
 114
 115 [Restrictions:]
 116
 117 These pair styles can only be used if LAMMPS was built with the
 118 USER-CGDNA package and the MOLECULE and ASPHERE package.  See the "Making
 119 LAMMPS"_Section_start.html#start_3 section for more info on packages.
 120
 121 [Related commands:]
 122
 123 "fix nve"_fix_nve.html, "fix langevin"_fix_langevin.html, "fix nve/dot"_fix_nve_dot.html,
 124
 125 [Default:] none
 126
 127 :line
 128
 129 :link(Davidchack)
 130 [(Davidchack)] R.L Davidchack, T.E. Ouldridge, M.V. Tretyakov. J. Chem. Phys. 142, 144114 (2015).
 131 :link(Miller)
 132 [(Miller)] T. F. Miller III, M. Eleftheriou, P. Pattnaik, A. Ndirango, G. J. Martyna, J. Chem. Phys., 116, 8649-8659 (2002).
 133 :link(Dunweg)
 134 [(Dunweg)] B. Dunweg, W. Paul, Int. J. Mod. Phys. C, 2, 817-27 (1991).