CP2K续算、RDF与MSD实操

下载完整输入、实际输出、续算文件和五张高清图。在已分配CPU资源内，新解压目录执行 bash run.sh，计算写入 work/cases，分析写入 work/analysis，图片在 work/figures。

1 MD续算需要完整动力学状态#

本例把相同NVE轨迹分成250步加250步，和完整500步逐步比较。文本restart包含对应动力学状态；仅复制最后一帧坐标会丢失速度等信息，不能视为原轨迹的连续续算。

bash run.sh
ls work/cases/ar-half/*restart
cat inputs/ar-resume/input.inp

续算输入中的关键段：

&EXT_RESTART
 RESTART_FILE_NAME ../ar-half/ar-half-1.restart
 RESTART_DEFAULT .TRUE.
&END EXT_RESTART

同时保持相同力场、结构、边界、时间步和NVE设置。这里MD段的 STEPS 250再执行250步，原step250之后得到step251至500，最终时间1000fs；项目名改为ar-resume，使输出单独保存。

2 用实际数据检查连续性#

head work/cases/ar-resume/ar-resume-1.ener
cat work/analysis/RESULTS.json

完整500步有501行物理记录，第一段有251行，续算段有250行。拼接时不重复step250。时间、动能、温度、势能和守恒量的逐步对照完全一致；壁钟耗时不属于物理轨迹，不用于这种比较。

换成自己的任务时，先确认restart对应正确模型与步数；恒温/恒压任务还需保留相应扩展状态。电子波函数重启和MD状态重启用途不同，不能互相替代。

3 先看轨迹与晶胞#

module load ase/3.29.0
ase gui -t -g i work/cases/ar-nve-2fs/ar-nve-2fs-pos-1.xyz
head work/cases/ar-npt/ar-npt-1.cell

XYZ保存坐标，NPT晶胞随时间变化，应与同一步的CELL记录配套。本例每10步保存坐标，即2fs轨迹每20fs一帧；NVE得到51个快照，所有帧均为108原子。

4 RDF：距离分布要有正确归一#

附件分析程序读取实际周期晶胞，使用最小镜像距离和球壳体积计算g(r)：

module load ase/3.29.0
python work/analyze.py
python work/plot_results.py
head work/analysis/rdf.csv

本例r范围0–7Å、步长0.05Å，小于半盒长。归一使用有限N的 N(N−1)/V，并与ASE默认 N²/V约定按108/107因子对照。比较不同工具的RDF前，先统一这种归一约定。

这里保留明显的晶体近邻峰。它是FCC初始结构的短时间动力学，不以这条曲线代替平衡液体的RDF。

5 MSD：先展开周期轨迹#

周期包裹坐标会在边界产生跳变。脚本先对相邻快照使用最小镜像位移，再累积成连续坐标，计算相对初始帧的平均平方位移。

head work/analysis/msd.csv

末态MSD为 0.0268372Ų，曲线主要反映晶体振动。没有从这段1ps短晶体轨迹拟合液体扩散系数。真正研究扩散时，需要合适的相态、足够长的扩散区间、采样间隔和统计误差；NPT还要明确如何处理整体晶胞形变。

所有原始输出、分析脚本和图都随顶部资料包提供，可在自己的结果上保留同样的文件检查顺序：完成计算 → 确认步数和时间 → 对齐轨迹与晶胞 → 工具提取 → 作图与解释。