2.9 TNOSEMOLの機能

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2.9 TNOSEMOLの機能

MDを行う際に能勢の方法を用いて温度制御を行うが、液体酸素分子のように単体2原子分子のMDを行う際に並進、回転、振動の自由度毎に温度制御を行う場合に使用する。この場合、原子の番号は、分子毎に番号が増していくように番号付けられていなければならない。

入力ファイルでは、各自由度に付随した能勢変数の質量を与えている。

.true. 1000000. 1000000. 10000.       TNOSEMOL QNTR NQRT QNVI

のように入力する。外から与える温度は、(入力ファイルcpv05.inであたえる

.false.   250000. 1800.                TNOSEP  QNP  TEMPW  (KELVIN)

のTEMPW(単位：KELVIN)を用いるようになっている。

運動方程式は、下記のような方程式を採用している。原子系の温度は、運動エネルギーの平均値から原子系の温度制御を行うときに、分子の並進(translation)、回転(rotation)および分子内振動(vibration)の各自由度に対して3種類の能勢の温度制御変数を導入した。これらの変数をそれぞれ $X_{\rm tr},X_{\rm rt}$ および $X_{\rm vb}$ とすると

$\displaystyle Q_{\rm tr} \ddot{X}_{\rm tr}$	$\textstyle =$	$\displaystyle 2 \left( K_{\rm tr} - \frac{1}{2} g_{\rm tr} k_{\rm B} T_{\rm ex} \right)$	(7)
$\displaystyle Q_{\rm rt} \ddot{X}_{\rm rt}$	$\textstyle =$	$\displaystyle 2 \left( K_{\rm rt} - \frac{1}{2} g_{\rm rt} k_{\rm B} T_{\rm ex} \right)$	(8)
$\displaystyle Q_{\rm vb} \ddot{X}_{\rm vb}$	$\textstyle =$	$\displaystyle 2 \left( K_{\rm vb} - \frac{1}{2} g_{\rm vb} k_{\rm B} T_{\rm ex} \right)$	(9)

の運動方程式に従って時間発展させた。ここで、 $g_{\rm tr}$ , $g_{\rm rt}$ , $g_{\rm vb}$ は、各自由度の数であり、 $K_{\rm tr}$ , $K_{\rm rt}$ , $K_{\rm vb}$ は、各自由度の運動エネルギーである。 $T_{\rm ex}$ は外から与える熱浴の温度である。また、原子座標に関しては、

$\displaystyle \ddot{R}_{I}$

$\textstyle =$

$\displaystyle F_{I}/ M_{I} - \dot{X}_{\rm tr} \dot{R}_{I}^{\rm tr} - \dot{X}_{\rm rt} \dot{R}_{I}^{\rm rt} - \dot{X}_{\rm vb} \dot{R}_{I}^{\rm vb}$

(10)

の方程式に従った。ここで、 $\dot{R}_{I}^{\rm tr}$ , $\dot{R}_{I}^{\rm tr}$ , $\dot{R}_{I}^{\rm vb}$ は、原子の速度を各自由度に分解した成分である。

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