atomsk 安装与使用

介绍

安装

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# 编译 LAPACK
cp make.inc.example make.inc
make # 耗时较长

# 拷贝编译得到的静态库文件
make -p ${HOME}/local/lib/lapack
cp *.a ${HOME}/lib


# atomsk 编译、安装
# 下载 atomsk 源代码，进入 src 目录，修改 Makefile 文件
LAPACK=-L${HOME}/local/lib/lapack -llapack -lrefblas
INSTPATH=$HOME/local/atomsk
CONFPATH=${INSTPATH}/etc

# 编译
make atomsk     # 或 make -j4 atomsk

# 安装
make -p ${HOME}/local/atomsk/bin
# 方式 1
make install
# 方式 2
make INSTPATH=${HOME}/local/atomsk install

# 编译成功
\o/ Compilation was successful!

<i> To install Atomsk system-wide, you may now run:
      sudo make install
  • 编译 ifort 版本
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# 导入 Intel OneAPI 套件
module purge

module load intel-oneapi-compilers/2021.4.0
module load intel-oneapi-mpi/2021.4.0
module load intel-oneapi-mkl/2021.4.0

git clone https://github.com/pierrehirel/atomsk.git

cd atomsk/src

make -f Makefile.ifort atomsk

# 超算（思源）使用 atomsk 时
# 需设置 libiomp5.so 文件的软链接
# 或使用前 module load intel-oneapi-compilers/2021.4.0
ln -s /dssg/opt/icelake/linux-centos8-icelake/gcc-8.5.0/intel-oneapi-compilers-2021.4.0-rszhbg2vjwqqeddqqdryjwxromenbfmr/compiler/2021.4.0/linux/compiler/lib/intel64_lin/libiomp5.so ~/lib/libiomp5.so
  • macOS 编译 atomsk（详细编译说明查看 Makefile.macos 文件内容）
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# 需安装 LAPACK 和 OpenMP（非必需）
# 修改 Makefile.macos 中的 LAPACK lib 路径
# 并将 -lrefblas 改为 -lblas，最后编译
make -f Makefile.macos atomsk

使用

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# 配置文件路径
~/.config/atomsk.conf

# 内容
colour yes
colour_error red bold blink

  • atomsk 中的变量可全小写/大写，如 box、z

  • atomsk 支持的构型文件格式

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atsk abin bop bx cfg cel cif coo csv d12
dat dd dlp fdf gin imd jems lmp mol
pdb pos pw str vesta xmd xsf xv
xyz exyz sxyz
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               <structure> | N.lattice cst. | N.at.sp.
              -------------+----------------+----------
CUBIC                  sc  |       1        |     1
LATTICES              bcc  |       1        |   1 or 2
                      fcc  |       1        |   1 or 2
                  diamond  |       1        |   1 or 2
                     L1_2  |       1        |     2
                 fluorite  |       1        |     2
                rock-salt  |       1        |     2
               perovskite  |       1        |     3
                      A15  |       1        |     2
                      C15  |       1        |     2
              -------------+----------------+----------
TETRAGONAL             st  |  2 (a and c)   |   1 or 2
LATTICES              bct  |  2 (a and c)   |   1 or 2
                      fct  |  2 (a and c)   |   1 or 2
              -------------+----------------+----------
HEXAGONAL             hcp  |  2 (a and c)   |   1 or 2
LATTICES         wurtzite  |  2 (a and c)   |     2
                 graphite  |  2 (a and c)   |   1 or 2
                       BN  |  2 (a and c)   |     2
                      C14  |  2 (a and c)   |     2
                      C36  |  2 (a and c)   |     2
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-orient                     # 晶体取向
-duplicate                  # 扩胞
-rotate                     # 旋转轴
-orthogonal-cell            # 转变为正交胞
-fractional                 # 分数坐标；VASP 格式下
-sort                       # 根据 properties 对原子进行排序
-fix                        # 固定原子坐标轴
-shift                      # 移动原子
-substitute                 # 元素替换
-wrap                       # 将胞外原子施加 PBC 移至胞内
-cell                       # 修改 box 的 cell vector；可 add、set、rm
-center                     # 使体系移至 box 的中心
-add-atom                   # 添加原子；可添加笛卡尔、分数坐标
-wrap                       # 将胞外原子通过 PBC 到胞内
-properties                 # 设置 properties
-remove-doubles             # 删除重复的原子
-remove-atom                # 或 -rmatom；删除原子
-mirror                     # 施加镜像操作（mirror transformation）
-deform                     # 或 -def，通过施加正应变或切应变使体系变形（box 和 原子一起）
-disturb                    # 随机移动原子位置
-select                     # 根据准则选择原子
  • 常用 modes
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--create                # 构建晶体结构
--merge                 # 合并两个构型
--rdf                   # RDF 计算

# 报错内容：一次只能使用一个 mode
X!X ERROR: only one mode can be used at a time.
  • Program behaviour
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-ov            # overwrite；覆写文件
-v N           # verbosity；
# N 可选值
0              # 不会输出内容到屏幕/log 文件，Errors、warnings、questions 仍会输出到屏幕 
1              # 只输出内容到屏幕
0              # 只输出内容到 log 文件
0              # 输出内容到屏幕、log 文件
  • 常用命令实例
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# 构建晶体结构
--create fcc 4.02 Al               # FCC
--create hcp 2.92 4.61 Ti          # HCP，基矢: H1=[2-1-10], H2=[-12-10], H3=[0001]
--create perovskite 3.905 Sr Ti O  # 钙钛矿结构

# 支持的晶体结构类型
bcc
fcc
hcp
diamond
perovskite
rocksalt


# 构建晶体特定取向的构型
--create fcc 3.53 Ni -orient "[1-10]" "[11-2]" "[111]"

-duplicate 1 1 4                   # 构建超胞

# 添加原子（分数坐标）
-add-atom Si at 0.25*box 0.33*box 0.5*box

-sort species pack                 # 将相同的元素排在一起（写入 VASP POSCAR 有用）

# 笛卡尔、分数坐标互相转换（用于 VASP）
atomsk POSCAR vasp                 # 笛卡尔坐标
atomsk POSCAR -fractional vasp     # 分数坐标

# 添加真空层
-cell add 15 z                     # 在 z 轴上半部分添加真空层；x、y、z 可写成 H1-3
-shift 0 0 15 -cell add 30 z       # 在 z 轴两侧添加真空层
-shift 0 0 15 -cell add 15 z       # 在 z 轴下半部分添加真空层

# 固定原子坐标轴
-fix x -fix y                      # 固定所有原子的 x、y 轴
-fix x below 4.05 z                # 原子 z 轴坐标低于一定值，其 x 轴被固定

-def zx 5%                         # 使 z 轴沿 x 方向进行切应变

-center 0/com                      # 移动所有原子，使其质心在 box 中心；会使位于 box 边缘的原子位点稍微往胞里靠，和 ase Atoms 的 center 方法效果不同


# 线性插值；用于 NEB
--interpolate initial.vasp final.vasp 7 vasp


# 格式转换
# 输出文件可为具体文件名，也可为文件格式；输出文件可以是多个
# 写入 cif 文件时，总是假设空间群为 P1，写入所有原子位置
atomsk POSCAR xyz                  # 常用: xyz lammps/lmp vasp/pos cif