LAMMPS介电常数与固定电荷
实际运行1、2、4三种相对介电常数，检查两粒子库仑能、力与反比缩放。
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dielectric可以缩放支持该设置的静电相互作用。本例固定两个相反的单位电荷，相距2Å，分别运行相对介电常数1、2、4，直接查看静电能与受力怎样变化。
下载六组完整输入、实际原生输出、势能表、JSON与绘图脚本，解压进入run.sh目录。
1 提交与目录#
sbatch submit.slurm
模板为核时P100分区1GPU1CPU，顺序完成六组很小的原生工作流，再自动提取与绘图。这里调用lammps/30Sep2026-p100-gpu，但未启用加速后缀，演示的是其CPU执行路径；这不是GPU性能测试。构建为GNU C++13.3.0/C++17、Open MPI5.0.10，分析使用ASE3.29.0中的NumPy与Matplotlib环境。
套餐用户用yskit生成所属分区脚本，在分配资源中执行bash run.sh；不要在登录节点运行计算。inputs是干净输入，reference是本文实际输出，work是新结果；已有work重新解压。
只想手动练习一个输入时，在已分配资源中复制对应目录，再进入它：
cp -r inputs/bonded-tables my-tables
cd my-tables
module load lammps/30Sep2026-p100-gpu
export OMP_NUM_THREADS=1
lmp -in in.lammps
单独目录不经过整套分析脚本；完整绘图与检查使用前面的提交方式。
2 完整输入#
units real
atom_style charge
boundary f f f
region box block -20 20 -20 20 -20 20
create_box 1 box
mass 1 1.0
create_atoms 1 single 0 0 0
create_atoms 1 single 2 0 0
set atom 1 charge 1.0
set atom 2 charge -1.0
pair_style coul/cut 10.0
pair_coeff * *
dielectric 2
thermo_style custom step atoms pe ecoul
thermo_modify norm no
run 0
write_dump all custom atoms.dump id q x y z fx fy fz modify sort id
atom_style charge保存电荷。1号原子+1e在x=0，2号原子−1e在x=2Å；边界非周期，coul/cut截断10Å，两个电荷相距远小于截断。本例不做动力学和最小化，run 0计算这一固定构型的能量与力。
三组只有dielectric取1、2、4，其他设置相同。在real单位下，E≈332.06371 q1q2/(εr)，单位kcal/mol。介电常数翻倍，固定电荷对的静电能绝对值与力都会减半。
3 终端查看实际结果#
grep -A 1 'Step.*Atoms.*PotEng' work/cases/coulomb-eps1/log.lammps
grep -A 1 'Step.*Atoms.*PotEng' work/cases/coulomb-eps2/log.lammps
grep -A 1 'Step.*Atoms.*PotEng' work/cases/coulomb-eps4/log.lammps
cat work/cases/coulomb-eps2/atoms.dump
| 相对介电常数 | 库仑能/kcal·mol⁻¹ | 1号原子Fx/kcal·mol⁻¹·Å⁻¹ |
|---|---|---|
| 1 | -166.031860 | 83.015900 |
| 2 | -83.015928 | 41.508000 |
| 4 | -41.507964 | 20.754000 |
能量为负，两个电荷相互吸引；1号原子的Fx为正，表示向右侧负电荷运动的趋势，2号原子的力大小相等、方向相反。表中力保留原生dump的打印精度。
4 用于自己的模型时#
dielectric是当前力场中静电项的相对介电常数设置，并不会自动产生显式溶剂、极化自由度或化学反应。使用含电荷缩放、极化、Drude或溶剂参数的力场时，应按该力场的规定选择，避免重复屏蔽。
周期带电体系还需要选择适当的长程算法和边界处理；这里的非周期两粒子截断模型不提供PPPM/Ewald、slab修正或电极方法的参数结论。
提取与重画#
module load ase/3.29.0
python analyze.py work
python plot_results.py work
python check_results.py work
ls work/figures
cat work/analysis/coulomb.csv
分析检查原生日志是否完成、势能表与解析表达式、拓扑数量和实际电荷对的能量/力。查看本文参考数据时把work改成reference。四站点模型是人为设置的教学结构，参数用于解释命令，没有拟合为某个真实分子的完整力场。
参数与相互作用范围见dielectric官方说明。