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    ASE原子模擬環(huán)境入門之操作原子
    來源: 時間:2022-12-16 16:36:30 瀏覽:2588次

    銀吸附在鎳板上

    我們建立一個由四個Ni原子組成的單層平板和一個Ag吸附原子構(gòu)成的模型。

    定義原子板

    
    

    >>> from math import sqrt

    >>> from ase import Atoms

    >>> a = 3.55

    >>> atoms = Atoms('Ni4',

    ...               cell=[sqrt(2) * a, sqrt(2) * a, 1.0, 90, 90, 120],

    ...               pbc=(1, 1, 0),

    ...               scaled_positions=[(0, 0, 0),

    ...                                 (0.5, 0, 0),

    ...                                 (0, 0.5, 0),

    ...                                 (0.5, 0.5, 0)])

    >>> atoms.center(vacuum=5.0, axis=2)

    看看晶胞和原子的位置:

    
    

    >>> atoms.cell

    Cell([[5.020458146424487, 0.0, 0.0], [-2.5102290732122423, 4.347844293440141, 0.0], [0.0, 0.0, 10.0]])

    >>> atoms.positions

    array([[ 0.        ,  0.        ,  5.        ],

           [ 2.51022907,  0.        ,  5.        ],

           [-1.25511454,  2.17392215,  5.        ],

           [ 1.25511454,  2.17392215,  5.        ]])

    >>> atoms[0]

    Atom('Ni', [0.0, 0.0, 5.0], index=0)

    將這個結(jié)構(gòu)寫入一個文件,并通過調(diào)用ase.gui來繪制整個系統(tǒng):

    >>> from ase.visualize import view

    >>> atoms.write('slab.xyz')

    >>> view(atoms)

    在查看器(ase  gui)中,可以在所有三個方向上重復單元格(使用Repeat ? View window)。從命令行,使用ase  gui -r 3,3,2 slab.xyz。

    我們現(xiàn)在在一個高度為h=1.9?的三原子中心位點添加一個吸附原子 :

    
    

    >>>h = 1.9

    >>> relative = (1 / 6, 1 / 6, 0.5)

    >>> absolute = np.dot(relative, atoms.cell) + (0, 0, h)

    >>> atoms.append('Ag')

    >>> atoms.positions[-1] = absolute

    現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)是這樣的:

    
    

    view(atoms)




    構(gòu)造界面


    現(xiàn)在,我們用Ni(111)和水做一個界面。首先我們需要一層水。在這個腳本W(wǎng)L.py中構(gòu)建了一層水,并保存在文件WL.traj中。

    WL.py

    
    

    import numpy as np

    from ase import Atoms

    p = np.array(

       [[0.27802511, -0.07732213, 13.46649107],

        [0.91833251, -1.02565868, 13.41456626],

        [0.91865997, 0.87076761, 13.41228287],

        [1.85572027, 2.37336781, 13.56440907],

        [3.13987926, 2.3633134, 13.4327577],

        [1.77566079, 2.37150862, 14.66528237],

        [4.52240322, 2.35264513, 13.37435864],

        [5.16892729, 1.40357034, 13.42661052],

        [5.15567324, 3.30068395, 13.4305779],

        [6.10183518, -0.0738656, 13.27945071],

        [7.3856151, -0.07438536, 13.40814585],

        [6.01881192, -0.08627583, 12.1789428]])

    c = np.array([[8.490373, 0., 0.],

                 [0., 4.901919, 0.],

                 [0., 0., 26.93236]])

    W = Atoms('4(OH2)', positions=p, cell=c, pbc=[1, 1, 0])

    W.write('WL.traj')

    現(xiàn)在運行WL.py腳本,從traj文件中讀取原子對象:

    
    

    from ase.io import read

    >>> W = read('WL.traj')

    使用視圖的看看結(jié)構(gòu)

    我們看看這個單位晶胞

    
    

    W.cell

    Cell([8.490373, 4.901919, 26.93236])

    我們需要一個鎳(111)平板,它與水盡可能接近。一個2 × 4正交的fcc111 超晶胞應該足夠好了。

    
    

    >>> from ase.build import fcc111

    >>> slab = fcc111('Ni', size=[2, 4, 3], a=3.55, orthogonal=True)

    
    

    slab.cell

    Cell([5.020458146424487, 8.695688586880282, 0.0])

    看看這兩個單元晶胞,我們可以看到,如果我們把其中一個單元晶胞在平面上旋轉(zhuǎn)90度,它們的匹配度相差大約2%。讓我們旋轉(zhuǎn)單元晶胞:

    W.cell = [W.cell[1, 1], W.cell[0, 0], 0.0]

    用rotate()旋轉(zhuǎn)分子:

    >>> W.rotate(90, 'z', center=(0, 0, 0))

    再將原子放回到晶胞里

    >>> W.wrap()

    wrap()方法僅在啟用周期性邊界條件時有效。我們在Ni(111)和水之間有2%的晶格失配,所以我們在平面上縮放水的晶胞以匹配平板的晶胞。參數(shù)scale_atoms=True表示原子位置應該隨單元格縮放。默認值是scale_atoms=False,表示單元格更改時笛卡爾坐標保持不變。

    
    

    >>> W.set_cell(slab.cell, scale_atoms=True)

    >>> zmin = W.positions[:, 2].min()

    >>> zmax = slab.positions[:, 2].max()

    >>> W.positions += (0, 0, zmax - zmin + 1.5)

    最后我們將水復制到平板上:

    >>> interface = slab + W

    >>> interface.center(vacuum=6, axis=2)

    >>> interface.write('NiH2O.traj')

    兩個atoms對象的求和,會將兩個atoms對象的原子位置都包括進來,而使用第一個atoms對象的超晶胞。


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    12條評論
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    全部 3小時前 四川
    文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具?,F(xiàn)代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產(chǎn)生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現(xiàn)了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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