lammps教程:一种简单的合金化合物建模方法介绍(TiC为例)

对于lammps初学者来说,建模是进行分子动力学模拟的第一个挑战。单晶结构的建模相对简单,对于合金或者化合物的建模就复杂的多。

在lammps建模案例之NiTi合金建模一文中,详细介绍了如何使用lattice custom 命令建立合金的模型,使用这种方法,原则上可以建立任何合金和化合物的模型。

但是,在使用lattice custom命令的时候,必须知道晶格常数和一个晶胞内原子的个数以及原子的位置。

根据原子的位置计算相对于基矢的坐标,这可能是使用lattice custom建模最复杂的一个步骤,也是最容易出错的一步,一不小心就可能算错原子坐标,导致整个模型的错误。

今天介绍一种简单的合金或者化合物建模方法,不用再费力的计算原子坐标,只需要下载到晶体的CIF文件即可。

CIF又称为晶体学信息文件,包含了每个晶体的详细信息,如晶胞参数、原子坐标等晶体信息,绝大多数的已知晶体都可以从网上下载到CIF文件。

以TiC为例,打开网页:https://materialsproject.org/materials/mp-631,点击如下图所示的CIF图标即可下载TiC的晶体CIF文件。

打开TiC的CIF文件,可以看出,文件的第4-6行对应lattice custom中a1、a2、a3三个基矢的长度。第7-9行为三个基矢之间的夹角。

TiC共有4个Ti原子,4个C原子,结构如下图所示:

使用lattice custom建模时只要确定这8个原子的坐标即可,8个原子的坐标在CIF文件的第27-34行。

第27-30行为Ti原子坐标,第31-34行为C原子坐标,这些坐标不需要转换,可直接写入到lattice custom命令中。

lattice命令对应的代码如下:

region	TiC block 0 30 0 30 0 30 units box
lattice custom 4.33565 a1 1.0 0.0 0.0 a2 0 1.0 0.0 a3 0.0 0.0 1 &
                    basis 0.0 0.0 0.0 &    #Ti原子
					basis 0.0 0.5 0.5 &    #Ti原子
					basis 0.5 0.0 0.5 &    #Ti原子
					basis 0.5 0.5 0.0 &    #Ti原子
					basis 0.5 0.0 0.0 &    #C原子
					basis 0.5 0.5 0.5 &    #C原子
					basis 0.0 0.0 0.5 &    #C原子
					basis 0.0 0.5 0.0      #C原子
create_atoms   2 region TiC &
					basis 1 1 &			   #Ti原子类型为1
					basis 2 1 &			   #Ti原子类型为1
					basis 3 1 &			   #Ti原子类型为1
					basis 4 1 &			   #Ti原子类型为1
					basis 5 2 &			   #C原子类型为2
					basis 6 2 &			   #C原子类型为2
					basis 7 2 &			   #C原子类型为2
					basis 8 2 &			   #C原子类型为2

生成的模型如下图所示:

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本案例包含TiC.in、TiC.cif两个文件,下载案例代码请关注公众号:lammps加油站,发送编号:1011即可下载。

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