Reaxff Reparametriving培训集

Co.Ff.

这里记录的钴训练集用于钴力领域的参数化, Co.Ff., published in “通过M. R. Labrosse等人的钴的开发可转移的反应力场”。 在出版物中,从科学的立场讨论了培训设定条目的选择。本页的目的是展示数据如何转化为 the format of the Trainset.in.地理学 使用的文件 强制领域优化器 附带阿姆斯特丹造型套房。

笔记

此单元素培训集不包含任何费用。 此外,请注意默认运行类型(rutype normal运行 在里面 地理学 文件)设置为Reaxff中的几何优化 控制 file, 因此,除非另有说明,否则每次评估目标函数时,reaxff都会优化(固定格子)的每个训练集几何。

内容:

可以请求完整的培训集(Trainset.in,Geo,Control) 这里. 可以在此处找到关于优化器的输入文件格式的文档 这里.

个人参赛作品的加权

要估计关于TracitionData的给定Reaxff参数的质量,因此定义了目标或错误函数:

\ [\ textrm {error} = \ sum_ {i = 1} ^ {n} {\ big [\ frac {x_ {i,ts} - x_ {i,reaxff}} {\ sigma_ {i}} \ big] } ^ 2 \]

总和在所有培训集条目上运行。 参考属性之间的每个区别(x它的)和Reaxff值(x我,reaxff)单独加权通过 the weightings σi.

笔记

该目标函数的值是通过用于力场配件的优化算法最小化的量。 因此,重要的是选择权重,使得对一个或另一个条目没有不必要的偏见。

总共CO训练集包含只需144个条目,所有这些条目都是在Trainset.in文件的单个能量块内定义的能量:

ENERGY
[...]
ENDENERGY

在能量块内部,培训数据分发如下:

../_images/co-objective-function-trainingset.png.

使用权重σ可视化每个条目对整体错误功能的贡献可以可视化某些延伸。i,错误函数。

../_images/co-objective-function-weightings-trainingset.png

例如,最稳定的阶段 HCP.FCC. 优化期间的重量更高(25.4%和36.0%)比不太有利 钻石 phase (0.5%). 在实践中,可以使用优化器提供的错误功能的细分(堡垒.99 文件)为Finetune目标函数的权重,这可能也是如何设置上述权重。

通用能量,集群模型和CO2二聚体

优化的立方阶段之间的能量差异包括在训练数据中

../_images/co-一甘因 -  energies-trainings.png

根据入境 Trainset.in. 文件显示在最后:

# General Co_energies
0.50  + HCP._opt/2  - Co_1_atom/1    -101.30
0.02  + HCP._opt/2  - FCC._opt/4       -0.52
0.10  + HCP._opt/2  - BCC._opt/2       -2.21
1.00  + HCP._opt/2  - SC. _opt/1       -17.00
2.00  + HCP._opt/2  - diam_opt/8      -28.60

此外,还包括一组小簇的粘性能量2,3,4,5,6,8和13个原子。

../_images/co-clusters-training.png.

凝聚力进入 Trainset.in.:

# General Co_clusters
2.00  + Co_2_atom/2 - Co_1_atom/1   -29.79
2.00  + Co_3_atom/3 - Co_1_atom/1   -38.80
2.00  + Co_4_atom/4 - Co_1_atom/1   -46.94
2.00  + Co_5_atom/5 - Co_1_atom/1   -56.91
2.00  + Co_6_atom/6 - Co_1_atom/1   -64.58
2.00  + Co_8_atom/8 - Co_1_atom/1   -65.68
2.00  + Co_13_atom/13 - Co_1_atom/1   -71.06

还包括CO 2二聚体的粘合伸展的扫描

../_images/co-dimer-training.png

扫描CO2二聚体 Trainset.in.:

# General Co2_cluster
5.00  + dimer_sep_1/2 - Co_1_atom/1   -22.75
5.00  + dimer_sep_2/2 - Co_1_atom/1   -27.36
5.00  + dimer_sep_3/2 - Co_1_atom/1   -29.43
5.00  + dimer_sep_4/2 - Co_1_atom/1   -29.79
5.00  + dimer_sep_5/2 - Co_1_atom/1   -29.75
5.00  + dimer_sep_6/2 - Co_1_atom/1   -29.52
5.00  + dimer_sep_7/2 - Co_1_atom/1   -28.89
5.00  + dimer_sep_8/2 - Co_1_atom/1   -27.27
5.00  + dimer_sep_9/2 - Co_1_atom/1   -25.41
5.00  + dimer_sep_10/2 - Co_1_atom/1   -23.42
5.00  + dimer_sep_11/2 - Co_1_atom/1   -22.17

毫不奇怪,债券伸展的二聚体条目是单点福彩3d字迷。 使用设置为几何优化的默认runtype,可以通过设置请求单个点 rutype maxit 0. 在里面 地理学 file:

BIOGRF 200
DESCRP dimer_sep_3
REMARK Dimer separation point #3
RUTYPE MAXIT     0
FORMAT ATOM   (a6,1x,i5,1x,a5,1x,a3,1x,a1,1x,a5,3f10.5,1x,a5,i3,i2,1x,f8.5)
HETATM     1 Co                 40.55000  40.55000  40.55000    Co  0 0  0.00000
HETATM     2 Co                 39.45000  39.45000  39.45000    Co  0 0  0.00000
FORMAT CONECT (a6,12i6)
CONECT     1     2
CONECT     2     1
UNIT ENERGY   kcal
ENERGY           3.445570
END

结晶阶段的描述

训练集包括以下晶相的状态方程(EOS)曲线

  • HCP.
  • FCC.
  • BCC.
  • SC.
  • 钻石

通过用固定电池容积进行完全弛豫来产生曲线。 Within the file Trainset.in. 根据能量定义 每雾 并设置相对于能量最低的结构。 例如,HCP和钻石阶段的EOS定义如下:

HCP阶段

../_images/eos-hcp-training.png

HCP入口 Trainset.in.:

# Volume Co_hcp
0.40  + EOS_hcp_6/2 - EOS_hcp_1/2   -13.42
0.20  + EOS_hcp_6/2 - EOS_hcp_2/2    -1.86
0.10  + EOS_hcp_6/2 - EOS_hcp_3/2    -1.04
0.10  + EOS_hcp_6/2 - EOS_hcp_4/2    -0.46
0.10  + EOS_hcp_6/2 - EOS_hcp_5/2    -0.12
0.10  + EOS_hcp_6/2 - EOS_hcp_6/2    -0.01
0.10  + EOS_hcp_6/2 - EOS_hcp_7/2    -0.08
0.10  + EOS_hcp_6/2 - EOS_hcp_8/2    -0.34
0.10  + EOS_hcp_6/2 - EOS_hcp_9/2    -0.77
0.10  + EOS_hcp_6/2 - EOS_hcp_10/2   -1.34
0.20  + EOS_hcp_6/2 - EOS_hcp_11/2   -2.00
0.40  + EOS_hcp_6/2 - EOS_hcp_12/2   -6.79

钻石阶段

../_images/eos-diam-training.png

钻石入口 Trainset.in.:

# Volume Co_diamond
8.00  + EOS_diam_5/8 - EOS_diam_1/8   -14.80
8.00  + EOS_diam_5/8 - EOS_diam_2/8    -5.59
8.00  + EOS_diam_5/8 - EOS_diam_3/8    -1.63
8.00  + EOS_diam_5/8 - EOS_diam_4/8    -0.35
8.00  + EOS_diam_5/8 - EOS_diam_5/8    -0.01
8.00  + EOS_diam_5/8 - EOS_diam_6/8    -0.43
8.00  + EOS_diam_5/8 - EOS_diam_7/8    -1.51
8.00  + EOS_diam_5/8 - EOS_diam_8/8    -3.10
8.00  + EOS_diam_5/8 - EOS_diam_9/8    -5.04
8.00  + EOS_diam_5/8 - EOS_diam_10/8   -7.26
8.00  + EOS_diam_5/8 - EOS_diam_11/8  -12.35
8.00  + EOS_diam_5/8 - EOS_diam_12/8  -17.95

合作的描述

培训集包含几个训练价值的表面 改性表面形成能量定义为每个原子能量 表面相对于批量相的每个原子的能量(优化 HCP.)。

对于立方表面(FCC,BCC,SC),包括低米勒和高米勒表面。 (0001)表面已仅为HCP阶段添加。

../_images/co-surfaces-training.png.

一般CO曲面入口 Trainset.in.:

# General Co_surfaces
2.00  + Surface_bcc100/28  - HCP._opt/2  9.67
2.00  + Surface_bcc110/11  - HCP._opt/2  15.97
2.00  + Surface_bcc310/30  - HCP._opt/2   7.79
0.10  + Surface_fcc100/14  - HCP._opt/2  6.69
8.00  + Surface_fcc110/7  -  HCP._opt/2  25.20
2.00  + Surface_fcc510/37  -  HCP._opt/2  6.84
0.05  + Surface_hcp1000/7  -  HCP._opt/2  4.71
18.00  + Surface_sc100/7  -  HCP._opt/2  19.72
18.00  + Surface_sc110/7  -  HCP._opt/2  35.55
18.00  + Surface_sc111/14  -  HCP._opt/2  23.14
18.00  + Surface_sc510/32  -  HCP._opt/2  20.95
80.00  + Surface_bcc510/54  - HCP._opt/2  10.00
25.00  + Surface_bcc111/14  - HCP._opt/2  48.06
8.00  + Surface_fcc310/21  -  HCP._opt/2  0.81

小费

使用GUI创建各种表面和散装材料。 See GUI tutorial: 建筑晶体和板坯

adatoms.

由于钴原子在各种表面上的迁移是必不可少的,因为形成能量良好的表面,培训 在各种表面(FCC,BCC,SC)上包含各种Adatom结构(顶部,桥,空心部位)。 所有DFT参考文献都得到了优化,以确保ADATOM位于局部最小值中。

../_images/co-surfaces-adatom-training.png

CO Adatoms表面入口 Trainset.in.:

# General Co_surfaces_adatom
2.00  + Surf_adatom_bcc100/29  - HCP._opt/2     9.83
2.00  + Surf_adatom_bcc110/49  - HCP._opt/2     8.20
2.00  + Surf_adatom_fcc100/57  - HCP._opt/2     7.36
2.00  + Surf_adatom_fcc110/37  - HCP._opt/2     8.19
2.00  + Surf_adatom_fcc111/25  - HCP._opt/2     6.65
2.00  + Surf_adatom_fcc310/43  - HCP._opt/2     7.38
2.00  + Surf_adatom_fcc510/63  - HCP._opt/2     8.22
5.00  + Surf_adatom_sc110/29   - HCP._opt/2     21.74

空缺和缺陷

考虑批量钴的空缺和缺陷培训集包含

  • 批量FCC钴与失踪的CO原子(空缺)
  • 无定形散装CO结构
  • 堆叠故障缺陷

培训仪在FCC钴中包含1-6个合并空缺的形成能量。 如本文中所讨论的,培训数据显示,最有力地有利,有两个空缺作为最近的邻居。

../_images/co-vacancies-training.png

CO职位空缺进入 Trainset.in.:

# General Co_vacancies2
1.00  + Vac_0v/1 - Vac_1v/1           -154.09
4.00  + Vac_0v/1 - Vac_2v1/1          -305.26
4.00  + Vac_0v/1 - Vac_2v2/1          -309.22
4.00  + Vac_0v/1 - Vac_2v3/1          -307.46
4.00  + Vac_0v/1 - Vac_2v4/1          -308.34
4.00  + Vac_0v/1 - Vac_2v5/1          -307.88
4.00  + Vac_0v/1 - Vac_2v6/1          -308.27
4.00  + Vac_0v/1 - Vac_2v7/1          -308.33
4.00  + Vac_0v/1 - Vac_2v8/1          -308.00
4.00  + Vac_0v/1 - Vac_2v9/1          -308.37
4.00  + Vac_0v/1 - Vac_3v/1           -452.51
4.00  + Vac_0v/1 - Vac_4v/1           -598.22
4.00  + Vac_0v/1 - Vac_5v/1           -738.33
4.00  + Vac_0v/1 - Vac_6v/1           -865.98

通过在250K的108原子FCC晶格中运行AB-Initio NVT MD来产生非晶散装CO。 轨迹的快照被包括在训练数据中的单点福彩3d字迷。

../_images/co_amorphous-training.png.

非晶条目 Trainset.in.:

# General Co_amorphous
8.00  + Amorphous_1/108  - HCP._opt/2    14.13
8.00  + Amorphous_2/108  - HCP._opt/2    10.35
8.00  + Amorphous_3/108  - HCP._opt/2    8.48
8.00  + Amorphous_4/108  - HCP._opt/2    7.27
4.00  + Amorphous_5/108  - HCP._opt/2    8.50

通过[100]方向的半晶硅偏移,通过半晶格偏移来创建立方相位的堆叠故障能量。 通过从HCP(0001)到FCC(111)的分层转换描述HCP相位的堆叠故障能量。

../_images/co-stacking-faults-training.png.

堆积故障进入 Trainset.in.:

# General Co_stacking_faults
2.00  + SFE_bcc001/10 - HCP._opt/2     32.72
0.50  + SFE_fcc111/16 - HCP._opt/2      0.32
0.50  + SFE_hcp100/16 - HCP._opt/2      4.94
2.00  + SFE_sc001/8 - HCP._opt/2      21.28

弹性应变模态

如讨论的那样 通过操纵描述原子的位置的晶格载体来福彩3d字迷弹性应变模。 用于批量CO阶段的以下弹性常数C11,C12和C44包括在培训数据中:

../_images/co_elastic_constants-trainings.png.

弹性模型进入 Trainset.in.:

# General Co_elastic_constants
0.25  + Elast_bcc_c11/1 - HCP._opt/2     3.34
0.25  + Elast_bcc_c44/1 - HCP._opt/2     3.06
5.00  + Elast_diam_c11/2 - HCP._opt/2     29.89
5.00  + Elast_diam_c44/2 - HCP._opt/2     29.37
0.25  + Elast_fcc_c11/1 - HCP._opt/2      2.27
0.25  + Elast_fcc_c44/1 - HCP._opt/2      1.56
0.25  + Elast_hcp_c11/2 - HCP._opt/2      2.08
0.25  + Elast_hcp_c44/2 - HCP._opt/2      0.78
2.00  + Elast_sc_c11/1 - HCP._opt/2      18.74
2.00  + Elast_sc_c44/1 - HCP._opt/2      16.83

小费

当在图形用户界面(型号→晶格)中操纵格子时,目的是诱导应变,请确保选中框 改变格子载体时调整原子. 对于机械性能的仿真,另请参阅高级Reaxff教程: 环氧聚合物的机械性能.