Молекулярно-динамическое моделирование осаждения медных нанокластеров с применением графических процессоров
Автор: Ожигбесов Михаил, Уткин Андрей Вячеславович, Фомин Василий Михайлович, Leu Tzong-Shyng, Cheng Chin-Hsiang
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 3 т.5, 2012 года.
Бесплатный доступ
В данной работе рассмотрены различные аспекты использования технологии CUDA применительно к решению задач молекулярной динамики. Созданный на основе CUDA комплекс программ позволил провести детальное исследование процесса столкновения медного кластера с металлической подложкой, имеющей углеродную пленку. Установлено, что осаждение кластера не наблюдается, если скорость его падения ниже критической скорости для заданного угла падения. Получена графическая зависимость между критическими значениями скорости и угла падения кластера на поверхность подложки.
Молекулярная динамика, параллельные вычисления, осаждение кластеров
Короткий адрес: https://sciup.org/14320859
IDR: 14320859 | УДК: 519.6, | DOI: 10.7242/1999-6691/2012.5.3.31
Molecular dynamic simulation of copper nanocluster deposition using graphics processing units (gpu)
In this paper, various aspects of the use of CUDA technology for solving molecular dynamics problems are considered. The complex of programs created on the basis of CUDA allowed to conduct a detailed study of the process of collision of a copper cluster with a metal substrate having a carbon film. It is established that cluster deposition is not observed if its fall rate is below the critical velocity for a given angle of incidence. A graphic relationship between the critical values of the velocity and the angle of incidence of the cluster on the substrate surface is obtained.
Список литературы Молекулярно-динамическое моделирование осаждения медных нанокластеров с применением графических процессоров
- Rost R.J. OpenGL shading language. -Addison Wesley, 2006. -800 p.
- Kilgard M.J. The Cg tutorial: The definitive guide to programmable real-time graphics. -Addison-Wesley Professional, 2003. -384 p.
- NVIDIA CUDA C Programming Guide Version 3.2. -NVIDIA Corporation: Santa Clara, 2010 -170 p. http://www.serc.iisc.ernet.in/~vss/courses/PPP/CUDA_C_Programming_Guide.pdf (дата обращения 02.07.2012)
- The Portland Group, T.P. PGI CUDA Fortran Compiler. -http://www.pgroup.com/resources/cudafortran.htm (дата обращения: 04.09.12).
- Yang J., Wang Y., Chen Y. GPU accelerated molecular dynamics simulation of thermal conductivities//J. Comput. Phys. -2007. -V. 221, N. 2. -P. 799-804. DOI
- Ufimtsev I.S., Martinez T.J. Quantum chemistry on graphical processing units. 1. Strategies for two-electron integral evaluation//J. Chem. Theory Comput. -2008. -V. 4, N. 2. -P. 222-231. DOI
- Friedrichs M.S., Eastman P., Vaidyanathan V., Houston M., Legrand S., Beberg A.L., Ensign D.L., Bruns C.M., Pande V.S. Accelerating molecular dynamic simulation on graphics processing units//J. Comput. Chem. -2009. -V. 30, N. 6. -P. 864-872. DOI
- Maruyama S. Molecular Dynamics Method for Microscale Heat Transfer//Advances in Numerical Heat Transfer/Ed. W.J. Minkowycz and E.M. Sparrow. -Taylor & Francis, 2000. -V. 2. -P. 189-226.
- Golovnev I.F., Golovneva E.I., Fomin V.M. Simulation of quasi-static processes in the crystals by molecular dynamics method//Phys. Mesomech. -2003. -V. 6, N. 5-6. -P. 41-45.
- Voter A.F. Embedded Atom Method Potentials for Seven FCC Metals: Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, and Al: Los Alamos Unclassified Technical Report/Los Alamos National Laboratory. -Los Alamos, 1993. -9 p. -N. LA-UR 93-3901.
- Китайгородский А.И. Молекулярные кристаллы. -М.: Наука, 1971. -424 с.
- Semyannikov P.P., Basova T.V., Trubin S.V., Kol'tsov E.K., Plyashkevich V.A., Igumenov I.K. Vapor pressure of some metal phthalocyanines//Russ. J. Phys. Chem. A. -2008. -V. 82, N. 2. -P. 159-163. DOI
- Allen M.P., Tildesley D.J. Computer simulation of liquids. -Oxford Science Publications, 2000. -385 p.
- Verlet L. Computer "experiments" on classical fluids. I. Thermodynamical properties of Lennard-Jones molecules//Phys. Rev. -1967. -V. 159, N. 1. -P. 98-103. DOI
- Hockney R.W., Eastwood J.W. Computer simulation using particles. -McGraw-Hill Inc., New-York, 1981. -540 p.
- Auerbach D.J., Paul W., Bakker A.F., Lutz C., Rudge W.E., Abraham F.F. A special purpose parallel computer for molecular dynamics: motivation, design, implementation, and application//J. Phys. Chem. -1987. -V. 91, N. 19. -P. 4881-4890. DOI
- Stone J.E., Hardy D.J., Ufimtsev I.S., Schulten K. GPU-accelerated molecular modeling coming of age//J. Mol. Graph. Model. -2010. -V. 29, N. 2. -P. 116-125. DOI
- Anderson J.A., Lorenz C.D., Travesset A. General purpose molecular dynamics simulations fully implemented on graphics processing units//J. Comput. Phys. -2008. -V. 227, N. 10, -P. 5342-5359. DOI
- Stone J.E., Phillips J.C., Freddolino P.L., Hardy D.J., Trabuco L.G., Schulten K. Accelerating molecular modeling applications with graphics processors//J. Comput. Chem. -2007. -V. 28, N. 16. -P. 2618-2640. DOI
- Nakano A. Multiresolution load balancing in curved space: the wavelet representation//Concurrency: Practice and Experience. -1999. -V. 11, N. 7. -P. 343-353. DOI
- Deng Y., Peierls R.F., Rivera C. An adaptive load balancing method for parallel molecular dynamics simulations//J. Comput. Phys. -2000. -V. 161, N. 1. -P. 250-263. DOI
- Вахрушев А.В., Федотов А.Ю. Исследование вероятностных законов распределения структурных характеристик наночастиц, моделируемых методом молекулярной динамики//Вычисл. мех. сплош. сред. -2009. -Т. 2, № 2. -С. 14-21. DOI
