doc/src/pair_eim.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 eim command :h3
  10 pair_style eim/omp command :h3
  11
  12 [Syntax:]
  13
  14 pair_style style :pre
  15
  16 style = {eim} :ul
  17
  18 [Examples:]
  19
  20 pair_style eim
  21 pair_coeff * * Na Cl ../potentials/ffield.eim Na Cl
  22 pair_coeff * * Na Cl ffield.eim  Na Na Na Cl
  23 pair_coeff * * Na Cl ../potentials/ffield.eim Cl NULL Na :pre
  24
  25 [Description:]
  26
  27 Style {eim} computes pairwise interactions for ionic compounds
  28 using embedded-ion method (EIM) potentials "(Zhou)"_#Zhou.  The
  29 energy of the system E is given by
  30
  31 :c,image(Eqs/pair_eim1.jpg)
  32
  33 The first term is a double pairwise sum over the J neighbors of all I
  34 atoms, where phi_ij is a pair potential.  The second term sums over
  35 the embedding energy E_i of atom I, which is a function of its charge
  36 q_i and the electrical potential sigma_i at its location.  E_i, q_i,
  37 and sigma_i are calculated as
  38
  39 :c,image(Eqs/pair_eim2.jpg)
  40
  41 where eta_ji is a pairwise function describing electron flow from atom
  42 I to atom J, and psi_ij is another pairwise function.  The multi-body
  43 nature of the EIM potential is a result of the embedding energy term.
  44 A complete list of all the pair functions used in EIM is summarized
  45 below
  46
  47 :c,image(Eqs/pair_eim3.jpg)
  48
  49 Here E_b, r_e, r_(c,phi), alpha, beta, A_(psi), zeta, r_(s,psi),
  50 r_(c,psi), A_(eta), r_(s,eta), r_(c,eta), chi, and pair function type
  51 p are parameters, with subscripts ij indicating the two species of
  52 atoms in the atomic pair.
  53
  54 NOTE: Even though the EIM potential is treating atoms as charged ions,
  55 you should not use a LAMMPS "atom_style"_atom_style.html that stores a
  56 charge on each atom and thus requires you to assign a charge to each
  57 atom, e.g. the {charge} or {full} atom styles.  This is because the
  58 EIM potential infers the charge on an atom from the equation above for
  59 q_i; you do not assign charges explicitly.
  60
  61 :line
  62
  63 All the EIM parameters are listed in a potential file which is
  64 specified by the "pair_coeff"_pair_coeff.html command.  This is an
  65 ASCII text file in a format described below.  The "ffield.eim" file
  66 included in the "potentials" directory of the LAMMPS distribution
  67 currently includes nine elements Li, Na, K, Rb, Cs, F, Cl, Br, and I.
  68 A system with any combination of these elements can be modeled.  This
  69 file is parameterized in terms of LAMMPS "metal units"_units.html.
  70
  71 Note that unlike other potentials, cutoffs for EIM potentials are not
  72 set in the pair_style or pair_coeff command; they are specified in the
  73 EIM potential file itself.  Likewise, the EIM potential file lists
  74 atomic masses; thus you do not need to use the "mass"_mass.html
  75 command to specify them.
  76
  77 Only a single pair_coeff command is used with the {eim} style which
  78 specifies an EIM potential file and the element(s) to extract
  79 information for.  The EIM elements are mapped to LAMMPS atom types by
  80 specifying N additional arguments after the filename in the pair_coeff
  81 command, where N is the number of LAMMPS atom types:
  82
  83 Elem1, Elem2, ...
  84 EIM potential file
  85 N element names = mapping of EIM elements to atom types :ul
  86
  87 See the "pair_coeff"_pair_coeff.html doc page for alternate ways
  88 to specify the path for the potential file.
  89
  90 As an example like one of those above, suppose you want to model a
  91 system with Na and Cl atoms.  If your LAMMPS simulation has 4 atoms
  92 types and you want the 1st 3 to be Na, and the 4th to be Cl, you would
  93 use the following pair_coeff command:
  94
  95 pair_coeff * * Na Cl ffield.eim Na Na Na Cl :pre
  96
  97 The 1st 2 arguments must be * * so as to span all LAMMPS atom types.
  98 The filename is the EIM potential file.  The Na and Cl arguments
  99 (before the file name) are the two elements for which info will be
 100 extracted from the potentail file.  The first three trailing Na
 101 arguments map LAMMPS atom types 1,2,3 to the EIM Na element.  The
 102 final Cl argument maps LAMMPS atom type 4 to the EIM Cl element.
 103
 104 If a mapping value is specified as NULL, the mapping is not performed.
 105 This can be used when an {eim} potential is used as part of the
 106 {hybrid} pair style.  The NULL values are placeholders for atom types
 107 that will be used with other potentials.
 108
 109 The ffield.eim file in the {potentials} directory of the LAMMPS
 110 distribution is formated as follows:
 111
 112 Lines starting with # are comments and are ignored by LAMMPS.  Lines
 113 starting with "global:" include three global values. The first value
 114 divides the cations from anions, i.e., any elements with
 115 electronegativity above this value are viewed as anions, and any
 116 elements with electronegativity below this value are viewed as
 117 cations. The second and third values are related to the cutoff
 118 function - i.e. the 0.510204, 1.64498, and 0.010204 shown in the above
 119 equation can be derived from these values.
 120
 121 Lines starting with "element:" are formatted as follows: name of
 122 element, atomic number, atomic mass, electronic negativity, atomic
 123 radius (LAMMPS ignores it), ionic radius (LAMMPS ignores it), cohesive
 124 energy (LAMMPS ignores it), and q0 (must be 0).
 125
 126 Lines starting with "pair:" are entered as: element 1, element 2,
 127 r_(c,phi), r_(c,phi) (redundant for historical reasons), E_b, r_e,
 128 alpha, beta, r_(c,eta), A_(eta), r_(s,eta), r_(c,psi), A_(psi), zeta,
 129 r_(s,psi), and p.
 130
 131 The lines in the file can be in any order; LAMMPS extracts the info it
 132 needs.
 133
 134 :line
 135
 136 Styles with a {gpu}, {intel}, {kk}, {omp}, or {opt} suffix are
 137 functionally the same as the corresponding style without the suffix.
 138 They have been optimized to run faster, depending on your available
 139 hardware, as discussed in "Section 5"_Section_accelerate.html
 140 of the manual.  The accelerated styles take the same arguments and
 141 should produce the same results, except for round-off and precision
 142 issues.
 143
 144 These accelerated styles are part of the GPU, USER-INTEL, KOKKOS,
 145 USER-OMP and OPT packages, respectively.  They are only enabled if
 146 LAMMPS was built with those packages.  See the "Making
 147 LAMMPS"_Section_start.html#start_3 section for more info.
 148
 149 You can specify the accelerated styles explicitly in your input script
 150 by including their suffix, or you can use the "-suffix command-line
 151 switch"_Section_start.html#start_7 when you invoke LAMMPS, or you can
 152 use the "suffix"_suffix.html command in your input script.
 153
 154 See "Section 5"_Section_accelerate.html of the manual for
 155 more instructions on how to use the accelerated styles effectively.
 156
 157 :line
 158
 159 [Restrictions:]
 160
 161 This style is part of the MANYBODY package.  It is only enabled if
 162 LAMMPS was built with that package.
 163
 164 [Related commands:]
 165
 166 "pair_coeff"_pair_coeff.html
 167
 168 [Default:] none
 169
 170 :line
 171
 172 :link(Zhou)
 173 [(Zhou)] Zhou, submitted for publication (2010).  Please contact
 174 Xiaowang Zhou (Sandia) for details via email at xzhou at sandia.gov.