Author Topic: temperature in molecular dynamics  (Read 3997 times)

LLeppert

  • Newbie
  • *
  • Posts: 1
  • Karma: +0/-0
temperature in molecular dynamics
« on: February 07, 2012, 08:04:39 pm »
I'm posing this question because of a general problem I've encountered doing several molecular dynamics simulations, but also out of general interest: The initial temperature in a MD calculation must be related to the average velocity of the atomic nuclei at the beginning of the MD run. Using the log2egy script for my simulations (free molecular dynamics of an Au12-cluster with an initial temperature of 1000 K) I see a much higher "temperature" or kinetic energy for the first few steps of the simulation:

Code: [Select]
# mdlog[.1-last] used as log with 0 constraints
#    t=          KineticE=          TotalE=            PotentialE=        P(GPa)=            T(K)=              xi=
      0.00       0.0678886262   -1629.6569633338   -1629.7248519600       0.0000000000    1429.0386836096       0.0000000000
     80.00       0.0678035727   -1629.6569624073   -1629.7247659800       0.0000000000    1427.2483290876       0.0000000000
    160.00       0.0675490601   -1629.6569611999   -1629.7245102600       0.0000000000    1421.8909012051       0.0000000000
    240.00       0.0671257329   -1629.6569616371   -1629.7240873700       0.0000000000    1412.9799691474       0.0000000000
    320.00       0.0665353768   -1629.6569616832   -1629.7234970600       0.0000000000    1400.5531193079       0.0000000000
    400.00       0.0657822655   -1629.6569635045   -1629.7227457700       0.0000000000    1384.7003147275       0.0000000000
    480.00       0.0648708263   -1629.6569631737   -1629.7218340000       0.0000000000    1365.5147473798       0.0000000000
    560.00       0.0638092959   -1629.6569691541   -1629.7207784500       0.0000000000    1343.1697959311       0.0000000000
    640.00       0.0626074696   -1629.6569710204   -1629.7195784900       0.0000000000    1317.8716516750       0.0000000000
    720.00       0.0612744206   -1629.6569721494   -1629.7182465700       0.0000000000    1289.8113021776       0.0000000000
    800.00       0.0598217024   -1629.6569756376   -1629.7167973400       0.0000000000    1259.2319459042       0.0000000000
    880.00       0.0582626752   -1629.6569788648   -1629.7152415400       0.0000000000    1226.4148098113       0.0000000000
    960.00       0.0566116467   -1629.6569792533   -1629.7135909000       0.0000000000    1191.6610720954       0.0000000000
   1040.00       0.0548856872   -1629.6569868128   -1629.7118725000       0.0000000000    1155.3300535506       0.0000000000
   1120.00       0.0531025860   -1629.6569896140   -1629.7100922000       0.0000000000    1117.7962174187       0.0000000000
   1200.00       0.0512783891   -1629.6569896809   -1629.7082680700       0.0000000000    1079.3973266416       0.0000000000
   1280.00       0.0494322474   -1629.6569966026   -1629.7064288500       0.0000000000    1040.5365040216       0.0000000000
   1360.00       0.0475829837   -1629.6569994863   -1629.7045824700       0.0000000000    1001.6099623209       0.0000000000
   1440.00       0.0457476143   -1629.6570005057   -1629.7027481200       0.0000000000     962.9758929136       0.0000000000
   1520.00       0.0439448765   -1629.6570065635   -1629.7009514400       0.0000000000     925.0287123615       0.0000000000
   1600.00       0.0421921294   -1629.6570093606   -1629.6992014900       0.0000000000     888.1338206688       0.0000000000
   1680.00       0.0405041719   -1629.6570117781   -1629.6975159500       0.0000000000     852.6027357919       0.0000000000
   1760.00       0.0388952937   -1629.6570153263   -1629.6959106200       0.0000000000     818.7362500605       0.0000000000
   1840.00       0.0373779111   -1629.6570180389   -1629.6943959500       0.0000000000     786.7957244524       0.0000000000
   1920.00       0.0359624365   -1629.6570216535   -1629.6929840900       0.0000000000     757.0003375180       0.0000000000
   2000.00       0.0346571164   -1629.6570249036   -1629.6916820200       0.0000000000     729.5236743856       0.0000000000
   2080.00       0.0334681044   -1629.6570286156   -1629.6904967200       0.0000000000     704.4952669487       0.0000000000
   2160.00       0.0323998262   -1629.6570323038   -1629.6894321300       0.0000000000     682.0082776904       0.0000000000
   2240.00       0.0314541591   -1629.6570355509   -1629.6884897100       0.0000000000     662.1022203530       0.0000000000
   2320.00       0.0306306389   -1629.6570385811   -1629.6876692200       0.0000000000     644.7673240441       0.0000000000
   2400.00       0.0299274750   -1629.6570421050   -1629.6869695800       0.0000000000     629.9658998663       0.0000000000
   2480.00       0.0293408394   -1629.6570447206   -1629.6863855600       0.0000000000     617.6173652700       0.0000000000
   2560.00       0.0288661188   -1629.6570487112   -1629.6859148300       0.0000000000     607.6246151327       0.0000000000
   2640.00       0.0284976464   -1629.6570512736   -1629.6855489200       0.0000000000     599.8683630177       0.0000000000
   2720.00       0.0282281463   -1629.6570534637   -1629.6852816100       0.0000000000     594.1954529022       0.0000000000
   2800.00       0.0280502705   -1629.6570551495   -1629.6851054200       0.0000000000     590.4512129856       0.0000000000
   2880.00       0.0279560585   -1629.6570567715   -1629.6850128300       0.0000000000     588.4680724469       0.0000000000
   2960.00       0.0279375700   -1629.6570575800   -1629.6849951500       0.0000000000     588.0788944965       0.0000000000
   3040.00       0.0279869123   -1629.6570580877   -1629.6850450000       0.0000000000     589.1175385789       0.0000000000
   3120.00       0.0280959955   -1629.6570580845   -1629.6851540800       0.0000000000     591.4137121447       0.0000000000
   3200.00       0.0282577147   -1629.6570575853   -1629.6853153000       0.0000000000     594.8178597939       0.0000000000
   3280.00       0.0284655344   -1629.6570571756   -1629.6855227100       0.0000000000     599.1924132971       0.0000000000
   3360.00       0.0287127635   -1629.6570557165   -1629.6857684800       0.0000000000     604.3965238673       0.0000000000
   3440.00       0.0289933694   -1629.6570539006   -1629.6860472700       0.0000000000     610.3032080052       0.0000000000
   3520.00       0.0293023196   -1629.6570518204   -1629.6863541400       0.0000000000     616.8065346237       0.0000000000
   3600.00       0.0296347846   -1629.6570491054   -1629.6866838900       0.0000000000     623.8048393778       0.0000000000
   3680.00       0.0299867357   -1629.6570460543   -1629.6870327900       0.0000000000     631.2133230674       0.0000000000
   3760.00       0.0303547474   -1629.6570429526   -1629.6873977000       0.0000000000     638.9598769432       0.0000000000
   3840.00       0.0307357068   -1629.6570390632   -1629.6877747700       0.0000000000     646.9789765632       0.0000000000
   3920.00       0.0311267557   -1629.6570351243   -1629.6881618800       0.0000000000     655.2104593077       0.0000000000
   4000.00       0.0315251039   -1629.6570312461   -1629.6885563500       0.0000000000     663.5955904624       0.0000000000
   4080.00       0.0319285685   -1629.6570277515   -1629.6889563200       0.0000000000     672.0884186227       0.0000000000
   4160.00       0.0323353854   -1629.6570243246   -1629.6893597100       0.0000000000     680.6518148695       0.0000000000
   4240.00       0.0327439064   -1629.6570217636   -1629.6897656700       0.0000000000     689.2510795028       0.0000000000
   4320.00       0.0331518674   -1629.6570190426   -1629.6901709100       0.0000000000     697.8385566017       0.0000000000
   4400.00       0.0335575666   -1629.6570164934   -1629.6905740600       0.0000000000     706.3784231253       0.0000000000
   4480.00       0.0339576985   -1629.6570147115   -1629.6909724100       0.0000000000     714.8011002347       0.0000000000
   4560.00       0.0343507231   -1629.6570153169   -1629.6913660400       0.0000000000     723.0741699052       0.0000000000
   4640.00       0.0347353197   -1629.6570143403   -1629.6917496600       0.0000000000     731.1698338985       0.0000000000
   4720.00       0.0351074200   -1629.6570142300   -1629.6921216500       0.0000000000     739.0024514940       0.0000000000
   4800.00       0.0354646880   -1629.6570145720   -1629.6924792600       0.0000000000     746.5228540473       0.0000000000
   4880.00       0.0358037640   -1629.6570150560   -1629.6928188200       0.0000000000     753.6603193542       0.0000000000
   4960.00       0.0361214322   -1629.6570165378   -1629.6931379700       0.0000000000     760.3471560523       0.0000000000
   5040.00       0.0364148006   -1629.6570177594   -1629.6934325600       0.0000000000     766.5224891204       0.0000000000
   5120.00       0.0366803773   -1629.6570190027   -1629.6936993800       0.0000000000     772.1128120426       0.0000000000
   5200.00       0.0369146950   -1629.6570206450   -1629.6939353400       0.0000000000     777.0451408313       0.0000000000
   5280.00       0.0371140596   -1629.6570221504   -1629.6941362100       0.0000000000     781.2417154579       0.0000000000
   5360.00       0.0372758183   -1629.6570247717   -1629.6943005900       0.0000000000     784.6466971509       0.0000000000
   5440.00       0.0373973085   -1629.6570265915   -1629.6944239000       0.0000000000     787.2040350057       0.0000000000
   5520.00       0.0374754330   -1629.6570283570   -1629.6945037900       0.0000000000     788.8485354867       0.0000000000
   5600.00       0.0375078737   -1629.6570302363   -1629.6945381100       0.0000000000     789.5314059908       0.0000000000
   5680.00       0.0374928307   -1629.6570319293   -1629.6945247600       0.0000000000     789.2147537242       0.0000000000
   5760.00       0.0374286569   -1629.6570333831   -1629.6944620400       0.0000000000     787.8639108754       0.0000000000
   5840.00       0.0373141520   -1629.6570346380   -1629.6943487900       0.0000000000     785.4536119668       0.0000000000
   5920.00       0.0371490136   -1629.6570357064   -1629.6941847200       0.0000000000     781.9774897077       0.0000000000
   6000.00       0.0369332946   -1629.6570361254   -1629.6939694200       0.0000000000     777.4366587877       0.0000000000
   6080.00       0.0366681204   -1629.6570363896   -1629.6937045100       0.0000000000     771.8548081399       0.0000000000
   6160.00       0.0363547744   -1629.6570359356   -1629.6933907100       0.0000000000     765.2589522002       0.0000000000
   6240.00       0.0359949530   -1629.6570345570   -1629.6930295100       0.0000000000     757.6848017134       0.0000000000
   6320.00       0.0355908798   -1629.6570328002   -1629.6926236800       0.0000000000     749.1791598960       0.0000000000
   6400.00       0.0351459361   -1629.6570310739   -1629.6921770100       0.0000000000     739.8132071590       0.0000000000
   6480.00       0.0346642034   -1629.6570282566   -1629.6916924600       0.0000000000     729.6728530875       0.0000000000
   6560.00       0.0341498429   -1629.6570248271   -1629.6911746700       0.0000000000     718.8456930862       0.0000000000
   6640.00       0.0336074214   -1629.6570205386   -1629.6906279600       0.0000000000     707.4278559755       0.0000000000
   6720.00       0.0330411817   -1629.6570157083   -1629.6900568900       0.0000000000     695.5086495680       0.0000000000
   6800.00       0.0324572655   -1629.6570118345   -1629.6894691000       0.0000000000     683.2173591887       0.0000000000
   6880.00       0.0318610242   -1629.6570059558   -1629.6888669800       0.0000000000     670.6666279330       0.0000000000
   6960.00       0.0312576654   -1629.6570014246   -1629.6882590900       0.0000000000     657.9660757749       0.0000000000

Afterwards the kinetic energy of the nuclei drops quite quickly and severely. The total energy oscillates but stays constant for the whole of the simulation. This drop of the kinetic energy (to me) seems reasonable, even though it is quite large. What I don't understand is why the inital temperature is so much higher than the 1000 K I want it to be. How are the initial velocities generated? Especially with respect to the initial temperature from the user's input in mdprep?

Thanks a lot for any help with this question.
Linn

Arnim

  • Developers
  • Sr. Member
  • *
  • Posts: 228
  • Karma: +0/-0
Re: temperature in molecular dynamics
« Reply #1 on: February 09, 2012, 03:27:09 pm »
Hi Linn,

which version are you using? There was a bugfix in the TM 6.1 release version to start with the correct initial temperature.

Cheers,

Arnim