Non-equilibrium free-energy calculation of phase-boundaries using LAMMPS

Autor(es)

Cajahuaringa, Samuel ; Antonelli, Alex

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: COMPUTATIONAL MATERIALS SCIENCE; v. 207, p. 10-pg., 2022-05-01.

Resumo

We present a guide to compute the phase-boundaries of classical systems using a dynamic Clausius-Clapeyron integration (dCCI) method within the LAMMPS (Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator) code. The advantage of the dCCI method is because it provides coexistence curves spanning a wide range of thermodynamic states using relatively short single non-equilibrium simulations. We describe the state-of-the-art of non-equilibrium free-energy methods that allow us to compute the Gibbs free-energy in a wide interval of pressure and/or temperature. We present the dCCI method in details, discuss its implementation in the LAMMPS package and make available source code, scripts, as well as auxiliary files. As an illustrative example, we determine the phase diagram of silicon in a range of pressures covering from 0 to 15 GPa and temperatures as low as 400 K up to the liquid phase, in order to obtain the phase boundaries and triple point between diamond, liquid and beta-Sn phases. (AU)

• Processo FAPESP: 13/08293-7 - CECC - Centro de Engenharia e Ciências Computacionais
• Beneficiário: Munir Salomao Skaf
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão - CEPIDs
• Processo FAPESP: 15/26434-2 - Estudo das Proriedades eletrônicas, estruturais e de transporte de materiais para aplicações termoelétricas através de cálculos ab initio
• Beneficiário: Anderson Silva Chaves
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 17/26105-4 - EMU concedido no processo 2016/23891-6 cluster computacional de alto desempenho
• Beneficiário: Alex Antonelli
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 10/16970-0 - Modelagem computacional da matéria condensada: uma abordagem em múltiplas escalas
• Beneficiário: Alex Antonelli
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 16/23891-6 - Modelagem computacional da matéria condensada
• Beneficiário: Alex Antonelli
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 19/26088-8 - Estudo da dopagem dos compostos calcogênios As2Se3 e As2S3 através de cálculos de primeiros princípios
• Beneficiário: Anderson Silva Chaves
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 21/03224-3 - Computação de alto desempenho e dinâmica molecular
• Beneficiário: Oscar Samuel Cajahuaringa Macollunco
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado