Personal Page

lammpsのMDシミュレーションで得られたdump (.lammpstrj) ファイルから配位数とX-O-X (X: ネットワークフォーマー) の計算を行うプログラム。

./dump2glassanalysis.py example.lammpstrj -v

で実行ができます。計算結果は時間平均されたものが標準出力と，Excelファイル (dump2analysis.xlsx) に吐き出されます。 結合の有無を判断するためカットオフ距離は，if __name__ == "__main__": 以下で直接指定しています。 例えば，リン酸ガラス中のP-Oの配位数を追加で求めたい場合は

CUTOFF["P"] = 2.2 # P-Oのカットオフを2.2 Åにしたい場合

と書き加えるだけで良いです。

lammpsのMDシミュレーションで得られたdumpファイルから，配位数，\(Q^n\)，ガラス構造を表現する構造記述子を計算するプログラムです。

./dump2glassdescript.py example.lammpstrj -v

• スラブがある系で表面のみに着目したい場合は，最も露出しているSiからの距離 (CUTOFF (default: 5.0 Å))をプログラムで指定して，-s オプションを追加する。
• 進行状況を非表示にする場合は，-v オプションを追加する。
• 各カチオンと酸素のカットオフ距離は，下記のようにプログラム中で指定してください。dump2glassanalysis.pyと異なり，Si-Siなどの配位数も求められます。

  CUTOFF["Si-O"] = 2.2 # Si-Oのカットオフを2.2 Åにしたい場合

• \(Q^n\) とは，あるカチオンの周囲に存在するフォーマーカチオン同士を結ぶ架橋酸素 (BO) の数 (\(n\))でカチオンを種別するものです。
• 構造記述子に関しては，先行研究で利用された，$$F_{\rm net} = \frac{1}{N} \sum_{X}^{\mathrm{cations}} n_{X} \cdot CN_{\rm XO} \cdot SBS_{\rm XO} \cdot m_{X}$$を実装しました。Xはガラス中に存在するカチオン元素 (e.g. Si, Al, B, Na, and etc.) を表します。CNとSBSはXのO（酸素）に対する配位数と酸化物中での単結合エネルギー (Single Bond Strength)をそれぞれ意味しています。
• mutiple factor, \(m_X\) はX-O ペア毎に決められた定数です。この組成依存性のない\(m_X\) の代わりに，ネットワーク接続性 (NC) を用いた記述子，$$F_{\rm net} = \frac{1}{N} \sum_{X}^{\mathrm{cations}} n_{X} \cdot CN_{\rm XO} \cdot SBS_{\rm XO} \cdot M_{NC}$$も実装しました。NCを用いた構造記述子の方が \(m_x\) を用いた場合と比べて高い精度で物性値 (密度，ヤング率，初期溶解速度，など) を予測する傾向が見られるようです。より詳細な情報は，論文とそこで引用されている構造記述子に関する論文を参照してください。

• [1] ◯R. Kayano, Y. Inagaki, R. Matsubara, K. Ishida, T. Ohkubo. “Development and Validation of Neural Network Potentials for Multicomponent Oxide Glasses”, J. Phys. Chem. C, 128(41), 17686-17702 (2024). [筆頭著者・査読有・Coverart選出]
• [2] ◯R. Kayano, R. Shimoyama, R. Matsubara, K. Ishida, Y. Inagaki, T. Ohkubo. “Integrated Modeling of Short-Term Glass Dissolution: Combining Experimental and Computational Approaches for Accurate Predictions." Available at SSRN 4874443 (2023). [筆頭著者・査読無・プレプリント]
• [3] ◯T. Kato, R. Kayano, T. Ohkubo., “Machine-Learning Molecular Dynamics Study on the Structure and Glass Transition of Calcium Aluminosilicate Glasses”, ChemRxiv. (2024). [共著・投稿中・プレプリント]