doc/src/pair_colloid.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 pair_style colloid command :h3
  10 pair_style colloid/gpu command :h3
  11 pair_style colloid/omp command :h3
  12
  13 [Syntax:]
  14
  15 pair_style colloid cutoff :pre
  16
  17 cutoff = global cutoff for colloidal interactions (distance units) :ul
  18
  19 [Examples:]
  20
  21 pair_style colloid 10.0
  22 pair_coeff * *  25 1.0 10.0 10.0
  23 pair_coeff 1 1 144 1.0 0.0 0.0 3.0
  24 pair_coeff 1 2  75.398 1.0 0.0 10.0 9.0
  25 pair_coeff 2 2  39.478 1.0 10.0 10.0 25.0 :pre
  26
  27 [Description:]
  28
  29 Style {colloid} computes pairwise interactions between large colloidal
  30 particles and small solvent particles using 3 formulas.  A colloidal
  31 particle has a size > sigma; a solvent particle is the usual
  32 Lennard-Jones particle of size sigma.
  33
  34 The colloid-colloid interaction energy is given by
  35
  36 :c,image(Eqs/pair_colloid_cc.jpg)
  37
  38 where A_cc is the Hamaker constant, a1 and a2 are the radii of the two
  39 colloidal particles, and Rc is the cutoff.  This equation results from
  40 describing each colloidal particle as an integrated collection of
  41 Lennard-Jones particles of size sigma and is derived in
  42 "(Everaers)"_#Everaers.
  43
  44 The colloid-solvent interaction energy is given by
  45
  46 :c,image(Eqs/pair_colloid_cs.jpg)
  47
  48 where A_cs is the Hamaker constant, a is the radius of the colloidal
  49 particle, and Rc is the cutoff.  This formula is derived from the
  50 colloid-colloid interaction, letting one of the particle sizes go to
  51 zero.
  52
  53 The solvent-solvent interaction energy is given by the usual
  54 Lennard-Jones formula
  55
  56 :c,image(Eqs/pair_colloid_ss.jpg)
  57
  58 with A_ss set appropriately, which results from letting both particle
  59 sizes go to zero.
  60
  61 When used in combination with "pair_style
  62 yukawa/colloid"_pair_colloid.html, the two terms become the so-called
  63 DLVO potential, which combines electrostatic repulsion and van der
  64 Waals attraction.
  65
  66 The following coefficients must be defined for each pair of atoms
  67 types via the "pair_coeff"_pair_coeff.html command as in the examples
  68 above, or in the data file or restart files read by the
  69 "read_data"_read_data.html or "read_restart"_read_restart.html
  70 commands, or by mixing as described below:
  71
  72 A (energy units)
  73 sigma (distance units)
  74 d1 (distance units)
  75 d2 (distance units)
  76 cutoff (distance units) :ul
  77
  78 A is the Hamaker energy prefactor and should typically be set as
  79 follows:
  80
  81 A_cc = colloid/colloid = 4 pi^2 = 39.5
  82 A_cs = colloid/solvent = sqrt(A_cc*A_ss)
  83 A_ss = solvent/solvent = 144 (assuming epsilon = 1, so that 144/36 = 4) :ul
  84
  85 Sigma is the size of the solvent particle or the constituent particles
  86 integrated over in the colloidal particle and should typically be set
  87 as follows:
  88
  89 Sigma_cc = colloid/colloid = 1.0
  90 Sigma_cs = colloid/solvent = arithmetic mixing between colloid sigma and solvent sigma
  91 Sigma_ss = solvent/solvent = 1.0 or whatever size the solvent particle is :ul
  92
  93 Thus typically Sigma_cs = 1.0, unless the solvent particle's size !=
  94 1.0.
  95
  96 D1 and d2 are particle diameters, so that d1 = 2*a1 and d2 = 2*a2 in
  97 the formulas above.  Both d1 and d2 must be values >= 0.  If d1 > 0
  98 and d2 > 0, then the pair interacts via the colloid-colloid formula
  99 above.  If d1 = 0 and d2 = 0, then the pair interacts via the
 100 solvent-solvent formula.  I.e. a d value of 0 is a Lennard-Jones
 101 particle of size sigma.  If either d1 = 0 or d2 = 0 and the other is
 102 larger, then the pair interacts via the colloid-solvent formula.
 103
 104 Note that the diameter of a particular particle type may appear in
 105 multiple pair_coeff commands, as it interacts with other particle
 106 types.  You should insure the particle diameter is specified
 107 consistently each time it appears.
 108
 109 The last coefficient is optional.  If not specified, the global cutoff
 110 specified in the pair_style command is used.  However, you typically
 111 want different cutoffs for interactions between different particle
 112 sizes.  E.g. if colloidal particles of diameter 10 are used with
 113 solvent particles of diameter 1, then a solvent-solvent cutoff of 2.5
 114 would correspond to a colloid-colloid cutoff of 25.  A good
 115 rule-of-thumb is to use a colloid-solvent cutoff that is half the big
 116 diameter + 4 times the small diameter.  I.e. 9 = 5 + 4 for the
 117 colloid-solvent cutoff in this case.
 118
 119 NOTE: When using pair_style colloid for a mixture with 2 (or more)
 120 widely different particles sizes (e.g. sigma=10 colloids in a
 121 background sigma=1 LJ fluid), you will likely want to use these
 122 commands for efficiency: "neighbor multi"_neighbor.html and
 123 "comm_modify multi"_comm_modify.html.
 124
 125 :line
 126
 127 Styles with a {gpu}, {intel}, {kk}, {omp}, or {opt} suffix are
 128 functionally the same as the corresponding style without the suffix.
 129 They have been optimized to run faster, depending on your available
 130 hardware, as discussed in "Section 5"_Section_accelerate.html
 131 of the manual.  The accelerated styles take the same arguments and
 132 should produce the same results, except for round-off and precision
 133 issues.
 134
 135 These accelerated styles are part of the GPU, USER-INTEL, KOKKOS,
 136 USER-OMP and OPT packages, respectively.  They are only enabled if
 137 LAMMPS was built with those packages.  See the "Making
 138 LAMMPS"_Section_start.html#start_3 section for more info.
 139
 140 You can specify the accelerated styles explicitly in your input script
 141 by including their suffix, or you can use the "-suffix command-line
 142 switch"_Section_start.html#start_7 when you invoke LAMMPS, or you can
 143 use the "suffix"_suffix.html command in your input script.
 144
 145 See "Section 5"_Section_accelerate.html of the manual for
 146 more instructions on how to use the accelerated styles effectively.
 147
 148 :line
 149
 150 [Mixing, shift, table, tail correction, restart, rRESPA info]:
 151
 152 For atom type pairs I,J and I != J, the A, sigma, d1, and d2
 153 coefficients and cutoff distance for this pair style can be mixed.  A
 154 is an energy value mixed like a LJ epsilon.  D1 and d2 are distance
 155 values and are mixed like sigma.  The default mix value is
 156 {geometric}.  See the "pair_modify" command for details.
 157
 158 This pair style supports the "pair_modify"_pair_modify.html shift
 159 option for the energy of the pair interaction.
 160
 161 The "pair_modify"_pair_modify.html table option is not relevant
 162 for this pair style.
 163
 164 This pair style does not support the "pair_modify"_pair_modify.html
 165 tail option for adding long-range tail corrections to energy and
 166 pressure.
 167
 168 This pair style writes its information to "binary restart
 169 files"_restart.html, so pair_style and pair_coeff commands do not need
 170 to be specified in an input script that reads a restart file.
 171
 172 This pair style can only be used via the {pair} keyword of the
 173 "run_style respa"_run_style.html command.  It does not support the
 174 {inner}, {middle}, {outer} keywords.
 175
 176 :line
 177
 178 [Restrictions:]
 179
 180 This style is part of the COLLOID package.  It is only enabled if
 181 LAMMPS was built with that package.  See the "Making
 182 LAMMPS"_Section_start.html#start_3 section for more info.
 183
 184 Normally, this pair style should be used with finite-size particles
 185 which have a diameter, e.g. see the "atom_style
 186 sphere"_atom_style.html command.  However, this is not a requirement,
 187 since the only definition of particle size is via the pair_coeff
 188 parameters for each type.  In other words, the physical radius of the
 189 particle is ignored.  Thus you should insure that the d1,d2 parameters
 190 you specify are consistent with the physical size of the particles of
 191 that type.
 192
 193 Per-particle polydispersity is not yet supported by this pair style;
 194 only per-type polydispersity is enabled via the pair_coeff parameters.
 195
 196 [Related commands:]
 197
 198 "pair_coeff"_pair_coeff.html
 199
 200 [Default:] none
 201
 202 :line
 203
 204 :link(Everaers)
 205 [(Everaers)] Everaers, Ejtehadi, Phys Rev E, 67, 041710 (2003).