doc/src/pair_gayberne.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 gayberne command :h3
  10 pair_style gayberne/gpu command :h3
  11 pair_style gayberne/intel command :h3
  12 pair_style gayberne/omp command :h3
  13
  14 [Syntax:]
  15
  16 pair_style gayberne gamma upsilon mu cutoff :pre
  17
  18 gamma = shift for potential minimum (typically 1)
  19 upsilon = exponent for eta orientation-dependent energy function
  20 mu = exponent for chi orientation-dependent energy function
  21 cutoff = global cutoff for interactions (distance units) :ul
  22
  23 [Examples:]
  24
  25 pair_style gayberne 1.0 1.0 1.0 10.0
  26 pair_coeff * * 1.0 1.7 1.7 3.4 3.4 1.0 1.0 1.0 :pre
  27
  28 [Description:]
  29
  30 The {gayberne} styles compute a Gay-Berne anisotropic LJ interaction
  31 "(Berardi)"_#Berardi between pairs of ellipsoidal particles or an
  32 ellipsoidal and spherical particle via the formulas
  33
  34 :c,image(Eqs/pair_gayberne.jpg)
  35
  36 where A1 and A2 are the transformation matrices from the simulation
  37 box frame to the body frame and r12 is the center to center vector
  38 between the particles.  Ur controls the shifted distance dependent
  39 interaction based on the distance of closest approach of the two
  40 particles (h12) and the user-specified shift parameter gamma.  When
  41 both particles are spherical, the formula reduces to the usual
  42 Lennard-Jones interaction (see details below for when Gay-Berne treats
  43 a particle as "spherical").
  44
  45 For large uniform molecules it has been shown that the energy
  46 parameters are approximately representable in terms of local contact
  47 curvatures "(Everaers)"_#Everaers:
  48
  49 :c,image(Eqs/pair_gayberne2.jpg)
  50
  51 The variable names utilized as potential parameters are for the most
  52 part taken from "(Everaers)"_#Everaers in order to be consistent with
  53 the "RE-squared pair potential"_pair_resquared.html.  Details on the
  54 upsilon and mu parameters are given
  55 "here"_PDF/pair_resquared_extra.pdf.
  56
  57 More details of the Gay-Berne formulation are given in the references
  58 listed below and in "this supplementary
  59 document"_PDF/pair_gayberne_extra.pdf.
  60
  61 Use of this pair style requires the NVE, NVT, or NPT fixes with the
  62 {asphere} extension (e.g. "fix nve/asphere"_fix_nve_asphere.html) in
  63 order to integrate particle rotation.  Additionally, "atom_style
  64 ellipsoid"_atom_style.html should be used since it defines the
  65 rotational state and the size and shape of each ellipsoidal particle.
  66
  67 The following coefficients must be defined for each pair of atoms
  68 types via the "pair_coeff"_pair_coeff.html command as in the examples
  69 above, or in the data file or restart files read by the
  70 "read_data"_read_data.html or "read_restart"_read_restart.html
  71 commands, or by mixing as described below:
  72
  73 epsilon = well depth (energy units)
  74 sigma = minimum effective particle radii (distance units)
  75 epsilon_i_a = relative well depth of type I for side-to-side interactions
  76 epsilon_i_b = relative well depth of type I for face-to-face interactions
  77 epsilon_i_c = relative well depth of type I for end-to-end interactions
  78 epsilon_j_a = relative well depth of type J for side-to-side interactions
  79 epsilon_j_b = relative well depth of type J for face-to-face interactions
  80 epsilon_j_c = relative well depth of type J for end-to-end interactions
  81 cutoff (distance units) :ul
  82
  83 The last coefficient is optional.  If not specified, the global
  84 cutoff specified in the pair_style command is used.
  85
  86 It is typical with the Gay-Berne potential to define {sigma} as the
  87 minimum of the 3 shape diameters of the particles involved in an I,I
  88 interaction, though this is not required.  Note that this is a
  89 different meaning for {sigma} than the "pair_style
  90 resquared"_pair_resquared.html potential uses.
  91
  92 The epsilon_i and epsilon_j coefficients are actually defined for atom
  93 types, not for pairs of atom types.  Thus, in a series of pair_coeff
  94 commands, they only need to be specified once for each atom type.
  95
  96 Specifically, if any of epsilon_i_a, epsilon_i_b, epsilon_i_c are
  97 non-zero, the three values are assigned to atom type I.  If all the
  98 epsilon_i values are zero, they are ignored.  If any of epsilon_j_a,
  99 epsilon_j_b, epsilon_j_c are non-zero, the three values are assigned
 100 to atom type J.  If all three epsilon_j values are zero, they are
 101 ignored.  Thus the typical way to define the epsilon_i and epsilon_j
 102 coefficients is to list their values in "pair_coeff I J" commands when
 103 I = J, but set them to 0.0 when I != J.  If you do list them when I !=
 104 J, you should insure they are consistent with their values in other
 105 pair_coeff commands, since only the last setting will be in effect.
 106
 107 Note that if this potential is being used as a sub-style of
 108 "pair_style hybrid"_pair_hybrid.html, and there is no "pair_coeff I I"
 109 setting made for Gay-Berne for a particular type I (because I-I
 110 interactions are computed by another hybrid pair potential), then you
 111 still need to insure the epsilon a,b,c coefficients are assigned to
 112 that type. e.g. in a "pair_coeff I J" command.
 113
 114 NOTE: If the epsilon a = b = c for an atom type, and if the shape of
 115 the particle itself is spherical, meaning its 3 shape parameters are
 116 all the same, then the particle is treated as an LJ sphere by the
 117 Gay-Berne potential.  This is significant because if two LJ spheres
 118 interact, then the simple Lennard-Jones formula is used to compute
 119 their interaction energy/force using the specified epsilon and sigma
 120 as the standard LJ parameters.  This is much cheaper to compute than
 121 the full Gay-Berne formula.  To treat the particle as a LJ sphere with
 122 sigma = D, you should normally set epsilon a = b = c = 1.0, set the
 123 pair_coeff sigma = D, and also set the 3 shape parameters for the
 124 particle to D.  The one exception is that if the 3 shape parameters
 125 are set to 0.0, which is a valid way in LAMMPS to specify a point
 126 particle, then the Gay-Berne potential will treat that as shape
 127 parameters of 1.0 (i.e. a LJ particle with sigma = 1), since it
 128 requires finite-size particles.  In this case you should still set the
 129 pair_coeff sigma to 1.0 as well.
 130
 131 :line
 132
 133 Styles with a {gpu}, {intel}, {kk}, {omp}, or {opt} suffix are
 134 functionally the same as the corresponding style without the suffix.
 135 They have been optimized to run faster, depending on your available
 136 hardware, as discussed in "Section 5"_Section_accelerate.html
 137 of the manual.  The accelerated styles take the same arguments and
 138 should produce the same results, except for round-off and precision
 139 issues.
 140
 141 These accelerated styles are part of the GPU, USER-INTEL, KOKKOS,
 142 USER-OMP and OPT packages, respectively.  They are only enabled if
 143 LAMMPS was built with those packages.  See the "Making
 144 LAMMPS"_Section_start.html#start_3 section for more info.
 145
 146 You can specify the accelerated styles explicitly in your input script
 147 by including their suffix, or you can use the "-suffix command-line
 148 switch"_Section_start.html#start_7 when you invoke LAMMPS, or you can
 149 use the "suffix"_suffix.html command in your input script.
 150
 151 See "Section 5"_Section_accelerate.html of the manual for
 152 more instructions on how to use the accelerated styles effectively.
 153
 154 :line
 155
 156 [Mixing, shift, table, tail correction, restart, rRESPA info]:
 157
 158 For atom type pairs I,J and I != J, the epsilon and sigma coefficients
 159 and cutoff distance for this pair style can be mixed.  The default mix
 160 value is {geometric}.  See the "pair_modify" command for details.
 161
 162 This pair styles supports the "pair_modify"_pair_modify.html shift
 163 option for the energy of the Lennard-Jones portion of the pair
 164 interaction, but only for sphere-sphere interactions.  There is no
 165 shifting performed for ellipsoidal interactions due to the anisotropic
 166 dependence of the interaction.
 167
 168 The "pair_modify"_pair_modify.html table option is not relevant
 169 for this pair style.
 170
 171 This pair style does not support the "pair_modify"_pair_modify.html
 172 tail option for adding long-range tail corrections to energy and
 173 pressure.
 174
 175 This pair style writes its information to "binary restart
 176 files"_restart.html, so pair_style and pair_coeff commands do not need
 177 to be specified in an input script that reads a restart file.
 178
 179 This pair style can only be used via the {pair} keyword of the
 180 "run_style respa"_run_style.html command.  It does not support the
 181 {inner}, {middle}, {outer} keywords.
 182
 183 :line
 184
 185 [Restrictions:]
 186
 187 The {gayberne} style is part of the ASPHERE package.  It is only
 188 enabled if LAMMPS was built with that package.  See the "Making
 189 LAMMPS"_Section_start.html#start_3 section for more info.
 190
 191 These pair style require that atoms store torque and a quaternion to
 192 represent their orientation, as defined by the
 193 "atom_style"_atom_style.html.  It also require they store a per-type
 194 "shape"_set.html.  The particles cannot store a per-particle
 195 diameter.
 196
 197 This pair style requires that atoms be ellipsoids as defined by the
 198 "atom_style ellipsoid"_atom_style.html command.
 199
 200 Particles acted on by the potential can be finite-size aspherical or
 201 spherical particles, or point particles.  Spherical particles have all
 202 3 of their shape parameters equal to each other.  Point particles have
 203 all 3 of their shape parameters equal to 0.0.
 204
 205 The Gay-Berne potential does not become isotropic as r increases
 206 "(Everaers)"_#Everaers.  The distance-of-closest-approach
 207 approximation used by LAMMPS becomes less accurate when high-aspect
 208 ratio ellipsoids are used.
 209
 210 [Related commands:]
 211
 212 "pair_coeff"_pair_coeff.html, "fix nve/asphere"_fix_nve_asphere.html,
 213 "compute temp/asphere"_compute_temp_asphere.html, "pair_style
 214 resquared"_pair_resquared.html
 215
 216 [Default:] none
 217
 218 :line
 219
 220 :link(Everaers)
 221 [(Everaers)] Everaers and Ejtehadi, Phys Rev E, 67, 041710 (2003).
 222
 223 :link(Berardi)
 224 [(Berardi)] Berardi, Fava, Zannoni, Chem Phys Lett, 297, 8-14 (1998).
 225 Berardi, Muccioli, Zannoni, J Chem Phys, 128, 024905 (2008).
 226
 227 :link(Perram)
 228 [(Perram)] Perram and Rasmussen, Phys Rev E, 54, 6565-6572 (1996).
 229
 230 :link(Allen)
 231 [(Allen)] Allen and Germano, Mol Phys 104, 3225-3235 (2006).