Use when working on classical materials simulations with LAMMPS, especially interatomic-potential selection, shock or deformation setups, thermodynamic runs, and structure analysis for solids or nanomaterials.
用 LAMMPS 做材料科学分子动力学模拟：晶体构建、势函数选择、形变/冲击、结构分析、可视化。
本 skill 故意保持轻量：
scholaraio toolref对 LAMMPS 问题，agent 默认按这个顺序工作：
pair_style、fix、compute、dump、region、boundary、run 流程search 找主入口，再用 showtoolref 已能回答，就不要在 skill 里重复写手册toolref 命中不好或某个 package 页面缺失，agent 应先完成任务，再把它标记为维护层缺口，而不是让用户自己补这意味着：
fix / pair_style 的映射关系fix npt -> fix_nh、 这类入口差异pair style eam -> pair_eam# 安装（含 GPU 支持）
conda install -c conda-forge lammps
# 可视化
pip install ovito
验证：lmp -h 应显示已安装的 packages（需包含 GPU、MANYBODY、EXTRA-COMPUTE）。
GPU 加速：package gpu 4 在输入脚本开头启用，suffix gpu 自动为支持的 pair_style 加 /gpu 后缀。
并行运行约束：
mpirun/mpiexeclmp 链接的 libmpi 与 launcher 不一致，可能出现“进程活着但无日志输出”的假启动挂起适合：
不适合：
当 agent 不确定命令、参数、限制、输出字段时，先查 toolref，再写输入脚本。
常用查法：
scholaraio toolref search lammps "nose hoover thermostat"
scholaraio toolref show lammps fix_nh
scholaraio toolref show lammps pair_eam
scholaraio toolref show lammps compute_cna_atom
scholaraio toolref show lammps fix_deform
推荐习惯：
pair_style / fix / compute / dumptoolref show 看 Restrictionstoolref search，确定候选命令后再 show如果遇到覆盖缺口：
toolref 覆盖/排序缺口，不是用户操作错误scholaraio usearch "<材料/现象>" 检索相关论文建议按这个顺序思考：
参数出处规则：
| 势函数类型 | 适用场景 | LAMMPS pair_style |
|---|---|---|
| EAM/FS | 金属（Fe, Cu, Al, Ni...） | eam/fs, eam/alloy |
| Tersoff | 共价半导体（Si, C, SiC） | tersoff |
| ReaxFF | 反应性体系（燃烧、氧化） | reaxff |
| AIREBO | 碳纳米材料（CNT, 石墨烯） | airebo |
| SW | Si, GaN | sw |
| MEAM | 多元合金 | meam |
势函数文件来源：
科学规范：势函数选择必须有文献依据，不能随便选一个"能跑"的。
fix deform、应力应变提取、应变率合理性常用结构分析：
cna/atom：区分 BCC/FCC/HCPptm/atom：更稳健的局域结构识别centro/atom：缺陷检测voronoi/atom：局域环境统计这些命令的准确接口、参数和限制请直接查 toolref。
OVITO 是 LAMMPS 的标准可视化工具。
from ovito.io import import_file
from ovito.modifiers import CommonNeighborAnalysisModifier, SliceModifier
from ovito.vis import Viewport, TachyonRenderer
pipeline = import_file("dump.shock.*", sort_particles=True)
pipeline.modifiers.append(CommonNeighborAnalysisModifier())
# 按结构类型着色
def color_by_phase(frame, data):
import numpy as np
colors = np.zeros((data.particles.count, 3))
cna = data.particles["Structure Type"]
colors[cna == 3] = [0.3, 0.5, 0.8] # BCC → 蓝
colors[cna == 2] = [0.85, 0.15, 0.15] # HCP → 红
colors[cna == 1] = [0.2, 0.8, 0.2] # FCC → 绿
colors[cna == 0] = [0.7, 0.7, 0.7] # Other → 灰
data.particles_.create_property("Color", data=colors)
pipeline.modifiers.append(color_by_phase)
vp = Viewport(type=Viewport.Type.ORTHO, camera_dir=(0, -1, 0))
vp.zoom_all(size=(1920, 1080))
renderer = TachyonRenderer(shadows=False, ambient_occlusion=True)
vp.render_image(filename="snapshot.png", size=(1920, 1080), renderer=renderer)
推荐输出：
| 体系大小 | 势函数 | GPU 配置 | 预期性能 |
|---|---|---|---|
| ~500k 原子 | EAM | 4×A100 | ~50 ns/day |
| ~2M 原子 | EAM | 4×A100 | ~15-20 ns/day |
| ~100k 原子 | ReaxFF | 4×A100 | ~1-2 ns/day |
| 检查项 | 正确做法 | 常见错误 |
|---|---|---|
| 势函数 | 有文献验证的 EAM/Tersoff | 随便选一个 LJ |
| 体系大小 | 足够消除有限尺寸效应 | 太小导致伪周期 |
| 平衡 | 先 NPT 平衡再施加载荷 | 直接拉伸未平衡体系 |
| 时间步长 | metal 单位下 0.001 ps (1 fs) | 步长太大导致能量不守恒 |
| 边界条件 | 冲击方向用 s（非周期） | 全周期导致冲击波自干涉 |
| 截断半径 | 根据势函数要求设置 | 用默认值不检查 |
fix / compute / pair_style 细节，先查 toolref