LAMMPS原子类型与带电分子数据

本组例子解决一个常见问题：选好 atom_style 后，Atoms 每列该填什么，电荷、密度、取向等属性怎样一起保存。每个模型只有两个粒子，先读入数据，设置速度，再写出、清空和读回。它们是可直接修改的数据文件模板；没有配置相互作用势，也没有计算材料性质。

资料包使用 LAMMPS 30Sep2026；基础类型调用 lammps/30Sep2026-p100-gpu，Kokkos 条目调用 lammps/30Sep2026-p100-kokkos。这两套模块分别加载相应的 MPI/CUDA 环境，后处理使用 ase/3.29.0 环境中的 NumPy/Matplotlib。先用模块切换环境，不要把两套 LAMMPS 的动态库路径混在一起。

先下载、提交，再查看输出#

下载完整的41例数据文件、输入脚本与参考结果。在个人工作目录执行：

mkdir atom-data
cd atom-data
curl -fL https://yuansuan.top/assets/downloads/full-function/lammps-atom-data-wave77-d41f95983061.zip -o examples.zip
unzip examples.zip
sbatch submit.slurm

submit.slurm 申请一个 P100、一个 CPU 核；脚本逐个运行，Kokkos 条目会初始化 GPU 后端，基础类型仅做原生数据读写。没有 GPU 力计算或性能测试。提交后先看作业输出，再提取数据：

module purge
module load ase/3.29.0
python analyze.py work
python export_xyz.py work
python plot_results.py work
head -8 work/analysis/atom-style-io.csv

依次得到 first.data、读回后的 second.data、两份坐标与速度 dump、属性 CSV、位置 XYZ 和四张原图。已完成算例位于 reference/，可以把上述三个命令的 work 换为 reference 查看配套结果。重新计算请重新解压到新目录。

所有类型共同的读写流程#

下面是 atomic 的完整输入。更换类型时，atom_style 与 input.data 的列格式必须同时匹配；带模板的类型还有额外的初始化步骤。

units lj
dimension 3
atom_style atomic 
read_data input.data
velocity all set .1 .2 .3
write_data first.data nocoeff noinit
write_dump all custom first.dump id type x y z vx vy vz modify sort id format float %.16g
clear
units lj
dimension 3
atom_style atomic 
read_data first.data
write_data second.data nocoeff noinit
write_dump all custom second.dump id type x y z vx vy vz modify sort id format float %.16g
print "IO_ROUNDTRIP_DONE"

nocoeff 不输出势参数，noinit 用于本例的数据读写，不初始化力模型。要做真实动力学，需要另行设置对应势函数、参数和积分器，并正常执行 run；不要把这里的零步读写当作已经完成的物性计算。velocity all set 是人为给定速度，不是按温度抽样。

write_data 在每个原子行末增加 nx ny nz 三个周期映像标志，本例均为0。读取自己生成的数据时保留它们即可。

图中蓝黄分别标识两个粒子，位置、尺寸、取向及标注均取自实际输出；是xy投影，z信息仍完整保存在data/CSV中。

本篇类型与列顺序#

atomic：最小可修改数据#

最小点原子：ID、类型和位置。质量按类型放在 Masses。

先看配套文件：

head -60 inputs/atomic/input.data
cat inputs/atomic/in.lammps

input.data 完整内容：

Yuansuan minimal atomic data; reduced LJ units, IO example only

2 atoms
1 atom types

0 8 xlo xhi
0 8 ylo yhi
0 8 zlo zhi

Masses

1 2.0

Atoms # atomic

1 1 2 2 2
2 1 5 5 5

bond：最小可修改数据#

增加分子ID与键拓扑能力。这个最小文件只演示字段，实际链模型还需 Bonds 及键类型/参数。

先看配套文件：

head -60 inputs/bond/input.data
cat inputs/bond/in.lammps

input.data 完整内容：

Yuansuan minimal bond data; reduced LJ units, IO example only

2 atoms
1 atom types

0 8 xlo xhi
0 8 ylo yhi
0 8 zlo zhi

Masses

1 2.0

Atoms # bond

1 1 1 2 2 2
2 1 1 5 5 5

angle：最小可修改数据#

支持键与角；Atoms 与 bond 相同，角连接关系另外放在 Angles。

先看配套文件：

head -60 inputs/angle/input.data
cat inputs/angle/in.lammps

input.data 完整内容：

Yuansuan minimal angle data; reduced LJ units, IO example only

2 atoms
1 atom types

0 8 xlo xhi
0 8 ylo yhi
0 8 zlo zhi

Masses

1 2.0

Atoms # angle

1 1 1 2 2 2
2 1 1 5 5 5

molecular：最小可修改数据#

可保存键、角、二面角和 improper；不会因为选择这个类型就自动生成拓扑。

先看配套文件：

head -60 inputs/molecular/input.data
cat inputs/molecular/in.lammps

input.data 完整内容：

Yuansuan minimal molecular data; reduced LJ units, IO example only

2 atoms
1 atom types

0 8 xlo xhi
0 8 ylo yhi
0 8 zlo zhi

Masses

1 2.0

Atoms # molecular

1 1 1 2 2 2
2 1 1 5 5 5

full：最小可修改数据#

在 molecular 基础上增加电荷。本例总电荷为0；有电荷仍需选择带库仑项的势函数。

先看配套文件：

head -60 inputs/full/input.data
cat inputs/full/in.lammps

input.data 完整内容：

Yuansuan minimal full data; reduced LJ units, IO example only

2 atoms
1 atom types

0 8 xlo xhi
0 8 ylo yhi
0 8 zlo zhi

Masses

1 2.0

Atoms # full

1 1 1 0.5 2 2 2
2 1 1 -0.5 5 5 5

amoeba：最小可修改数据#

可保存 AMOEBA 所需分子、电荷及更远特殊近邻信息。本例仅给字段模板，AMOEBA/HIPPO 真实计算还需要对应参数和拓扑。

先看配套文件：

head -60 inputs/amoeba/input.data
cat inputs/amoeba/in.lammps

input.data 完整内容：

Yuansuan minimal amoeba data; reduced LJ units, IO example only

2 atoms
1 atom types

0 8 xlo xhi
0 8 ylo yhi
0 8 zlo zhi

Masses

1 2.0

Atoms # amoeba

1 1 1 0.5 2 2 2
2 1 1 -0.5 5 5 5

charge：最小可修改数据#

两点电荷分别为 +0.5 和 −0.5；普通 XYZ 文件不能保存这些电荷。

先看配套文件：

head -60 inputs/charge/input.data
cat inputs/charge/in.lammps

input.data 完整内容：

Yuansuan minimal charge data; reduced LJ units, IO example only

2 atoms
1 atom types

0 8 xlo xhi
0 8 ylo yhi
0 8 zlo zhi

Masses

1 2.0

Atoms # charge

1 1 0.5 2 2 2
2 1 -0.5 5 5 5

dipole：最小可修改数据#

在电荷之后再给三分量偶极。第一粒子沿x、第二沿y，图中的箭头来自这三列。

先看配套文件：

head -60 inputs/dipole/input.data
cat inputs/dipole/in.lammps

input.data 完整内容：

Yuansuan minimal dipole data; reduced LJ units, IO example only

2 atoms
1 atom types

0 8 xlo xhi
0 8 ylo yhi
0 8 zlo zhi

Masses

1 2.0

Atoms # dipole

1 1 .5 2 2 2 1 0 0
2 1 -.5 5 5 5 0 2 0

dielectric：最小可修改数据#

当前30Sep2026原生列中包含 molecule-ID。按下面实际读回格式准备数据，不要从其他版本的简表直接猜列数。面积、介电参数等在真实模型中需有物理来源。

先看配套文件：

head -60 inputs/dielectric/input.data
cat inputs/dielectric/in.lammps

input.data 完整内容：

Yuansuan minimal dielectric data; reduced LJ units, IO example only

2 atoms
1 atom types

0 8 xlo xhi
0 8 ylo yhi
0 8 zlo zhi

Masses

1 2.0

Atoms # dielectric

1 1 1 .5 2 2 2 1 0 0 1 2 1 2 .1
2 1 1 -.5 5 5 5 0 1 0 2 2 1 2 .2

如何核对结果与继续使用#

实际两次写出覆盖全部原子属性、质量/形状/拓扑附加段、速度及坐标dump。41例逐项核对通过；数值差异只在有限尺寸几何的浮点舍入范围内，完整误差在CSV中。

head -12 work/analysis/atom-style-io.csv
head -5 work/analysis/xyz/charge-attributes.csv
head -5 work/analysis/xyz/charge.xyz

XYZ导出工具只输出位置，电荷、取向、密度等另存属性CSV；继续计算时保留原生data文件及附加段。只把XYZ读回不能恢复完整模型。图件为PNG原图，可点击放大。

本包统一使用约化 units lj 演示存储格式，数值是教学输入；套用真实体系时，把单位、质量、相互作用参数、边界、粒子属性及积分器作为一个整体检查。尤其电子、磁性、流变与连续介质模型不要直接套用这里的人为参数。

继续阅读：

• LAMMPS球粒子与非球形数据
• LAMMPS多物理粒子数据字段
• LAMMPS分子模板与Kokkos数据读写

字段解释参照官方atom_style说明、read_data说明和Body粒子说明，实际列顺序以本教程对应30Sep2026原生写出文件为准。