Moltemplate：力场继承与混合参数

多个分子共用力场时，先统一类型与单位，再通过继承复用参数。本文使用两种珠子的无量纲LJ演示模型，不代表真实混合物力场。

1. 查看共同定义与继承#

module load moltemplate/2.22.5
python prepare.py
cd cases/mix-arithmetic
cat forcefield.lt beads.lt system.lt

forcefield.lt#

ExampleFF {
 write_once("In Init") {
  units lj
  atom_style full
  pair_style lj/cut 8.0
  pair_modify mix arithmetic
  bond_style harmonic
  special_bonds lj/coul 0 0 0
 }
 write_once("Data Masses") {
  @atom:A 1.0
  @atom:B 2.0
 }
 write_once("In Settings") {
  pair_coeff @atom:A @atom:A 0.1 2.0
  pair_coeff @atom:B @atom:B 0.4 3.0
 }
}

beads.lt#

import "forcefield.lt"
A inherits ExampleFF {
 write("Data Atoms") {
  $atom:a $mol:... @atom:A 0 0 0 0
 }
}
B inherits ExampleFF {
 write("Data Atoms") {
  $atom:b $mol:... @atom:B 0 0 0 0
 }
}

system.lt#

import "beads.lt"
a=new A.move(0,0,0)
b=new B.move(4,0,0)
write_once("Data Boundary") {
 -10 30 xlo xhi
 -10 30 ylo yhi
 -10 30 zlo zhi
}

A、B都继承ExampleFF，使用同一组类型定义。自己拼接两个完整力场时，不能只看LT导入是否成功，还必须核对单位、atom_style、pair_style、电荷和键角参数是否兼容。

2. 明确交叉参数规则#

本例设置pair_modify mix arithmetic。LAMMPS这里对epsilon取几何平均、sigma取算术平均，因此epsilonAB=√(0.1×0.4)=0.2，sigmaAB=(2+3)/2=2.5。

显式对照目录在system.lt末尾追加：

write_once("In Settings") {
 pair_coeff @atom:ExampleFF/A @atom:ExampleFF/B 0.2 2.5
}

这里的命名路径对应共同父类定义，不要根据最终数字类型号猜类型。生成后的system.in.settings可以直接检查实际数字映射。

3. 运行自动与显式两个条件#

moltemplate.sh system.lt
cat system.in.settings
module load lammps/30Sep2026-8173m
export OMP_NUM_THREADS=1 MKL_NUM_THREADS=1 I_MPI_FABRICS=shm
lmp -in run0.in -log lammps.log
cd ../mix-explicit
moltemplate.sh system.lt
lmp -in run0.in -log lammps.log

两粒子相距4，实际两种方式都得到总能量 −0.0448415448772721、单粒子受力大小 0.06299906090134756，均为本例无量纲单位。

4. 独立计算并比较#

python - <<'PY'
r=4.0; epsilon=0.2; sigma=2.5
energy=4*epsilon*((sigma/r)**12-(sigma/r)**6)
print(energy)
PY

这个简单对照适合检查类型和交叉参数；不能据此说明任意两个真实力场都可以混用。多体势、不同水模型或特殊交互项需要遵循各自的软件与物理模型约定。

下载完整可复跑资料包。解压到新目录执行 bash run.sh，脚本最多使用一个CPU线程。这里只做小型建模与六次run 0，没有MD采样；实际生产模拟按作业指南申请资源。每个条件有自己的LT输入、system.data、system.in.init、system.in.settings、run0.in和日志，输出表与图在analysis/、figures/。