Ex73 过渡态的计算(四)

在学习下面neb的计算前,思考了很久,感觉有必要先给大家介绍一个非常实用的python小脚本,经历过反复的修改,最终在群友小塔玛斯的努力下,完成了一个稳定的过渡态计算中非常实用小脚本:POSCARtoolkit.py

本节我们介绍一下这个脚本的具体使用方法。

版本和版权问题:

版本:

这个脚本有2个版本,分别适用于python3和python2的2.6及以上版本。

大家根据自己使用的python版本进行下载,如果运行的时候出现错误,请先检查是不是版本的问题。链接:https://pan.baidu.com/s/1JJHVM27NdIC-uZlxzlg-Mg 提取码:mt7e

版权问题:

这个脚本大家随便实用,如果感觉不错,碰到作者时,请他吃顿饭。作者坐高铁买不起盒饭时,在任何QQ群里呼救时,使用者需慷慨解囊,集资把盒饭钱凑够。

如果不接受这个条款,请自觉不使用该脚本。

使用前的准备工作

2.1)下载脚本,将脚本命名为:POSCARtoolkit.py

2.2)可执行化:

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chmod u+x POSCARtoolkit.py

2.3)将脚本移到~/bin 文件夹下面:

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mv POSCARtoolkit.py ~/bin

注释:

A) 2.2 和2.3步的顺序可以颠倒,不影响使用;

B) 如果没有~/bin文件夹,那么 mkdir ~/bin 手动创建一个即可。

坐标转换

这个脚本可以实现分数坐标(Direct)向笛卡尔坐标(Cartesian)的转换。VASP的输出结果是以分数坐标的形式存在CONTCAR中,但我们在操作模型的过程中,移动原子都是以Å来进行的,所以将分数坐标转化为笛卡尔坐标对于搭建模型很有帮助。脚本用法:POSCARtoolkit.py -i POSCAR

注意:

如果你的POSCARtoolkit.py脚本在和POSCAR一个目录下,使用下图中的命令,如果你已经完成了前面2中的步骤,脚本前面的python 不用输入。

描述1) -i 代表 input的意思, 后面紧跟你要转化的文件,可以是POSCAR,CONTCAR,也可以是其他的VASP的坐标文件。比如你把POSCAR命名成bigbro, 也是可以直接转换的。 POSCARtoolkit.py –i bigbro 即可。

描述2):脚本将含有分数坐标的POSCAR 转换成笛卡尔坐标的POSCAR_C。输出的文件被命名为POSCAR_C。

描述3)如果你预先把POSCAR命名为bigbro, 那么运行程序后,输出结果为 bigbro_C.

描述4)如果POSCAR已经为笛卡尔坐标,则转换终止,大家可以尝试一下转换一个笛卡尔坐标的POSCAR。

原子层数的固定

除了可以实现坐标系的转换,该脚本还可以根据Z方向的原子坐标,固定底部几层原子。

这在slab模型的相关计算中非常实用,如下图所示,在slab模型中,我们经常将底部的原子层固定,只放开表面的来进行计算。

比如我们把底部的三层原子进行固定。脚本的用法如下:POSCARtoolkit.py -i POSCAR_C -f

描述1) 脚本会根据阈值(默认1.5 Å)划分层,这里的1.5 Å指的是层间距。

描述2) 用户可以通过在脚本后面增加参数 -y 1.0 自己定义更小的阈值

描述3) 如果不想每次使用的时候使用参数-y,用户也可以直接在脚本里面修改阈值的大小,如下如,在第40行中,默认的阈值1.5被修改0.5。

当然,修改脚本默认的参数后,如果使用中使用的 –y, 还是会按照 –y 后面的阈值进行操作。

描述4) 输入完命令,回车后,会提醒用户输入固定的层数,这里我们输入3,回车,即固定底下三层原子,而其他原子放开。

描述5) 上图命令中,我们对POSCAR_C 进行操作,输出文件问POSCAR_C_C。

固定和放开用户选择的原子

除了固定层数外,该脚本允许用户选择部分原子放开,固定或者部分放开。这个功能实现的前提是POSCAR 或者 CONTCAR 中有 Selective dynamics 信息。如果没有,则可先固定任意的原子层(POSCARtoolkit.py -i CONTCAR -f ),这样的话Selective dynamics就会被写入到输出文件POSCAR_C中。然后用户再对POSCAR_C进行原子选择性操作。 下面我们先详细介绍一下脚本的用法,然后再加一些实例的操作来帮助用户理解。

用法:POSCARtoolkit.py -i POSCAR_C [-f or -r] -s [your selections]

描述1):POSCARtoolkit.py -i POSCAR_C 我们对输入文件POSCAR_C 进行操作

描述2): -f 和 –r 配合后面的 –s 进行操作。

  • -f 表示表示固定(fix)选中的原子,
  • -r 代表放开(relax)选中的原子,由于原子在xyz三个方向上都可以选择放开,所以使用-r的时候要配合F T 来进行操作。 如下:
    • -r FFT 代表只放开z方向,同理 –r TTF, -r TFT, -r TTT, -r FTT这些你就知道是怎么回事了。
    • -r 后面的FFT这三个字母之间可以有空格,也可以没有。也就是说:FFT 和 F FT, FF T 以及 F F T 效果是一样的。

描述3) -s 选项表示选择部分原子, 后面是你要选择的原子,选择项如下:

  • all 表示选中所有原子

  • 1-5 6 9 表示选中 第1-5个和6,9 号原子

  • Pt 表示选中所有的Pt原子

  • 1-5 6 9 Pt 表示选中 第1-5个和6,9 号原子和所有的Pt原子

描述4)其他未选择的原子,限制信息保持不变。

实例操作1: 如果我们想固定POSCAR_C中所有的原子:

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POSCARtoolkit.py -i POSCAR_C  -f  -s  all

注释: -f 表示fix, -s all 表示选择所有的原子

POSCAR_C 中必须有Selective dynamics这一行

实例操作2: 将所有的原子只在z方向上放开:

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POSCARtoolkit.py -i POSCAR_C  -r FF T  -s  all

注释:放开z方向上使用 –r FF T, FFT之间有无空格均可。

实例操作3: 将所有的C,H, O 原子在xy方向上放开:

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POSCARtoolkit.py -i POSCAR_C  -r TTF  -s  C H O

实例操作4: 将所有的Pt原子和40号原子在z方向放开:

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POSCARtoolkit.py -i POSCAR_C  -r  FFT  -s  Pt 40

批量转化

前面介绍的都是针对一个文件进行操作,由于固定原子层数的功能我们设置了一个交互,需要用户指定需要固定的层数(z轴从下到上)。

但这对于层数批量固定操作来说是个累赘,我们不想每操作一个文件就输入一次层数。

所以,如果想跳过交互,可以通过管道连接符 | 实现。比如固定底部4层:

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echo 4 | python POSCARtoolkit.py -i CONTCAR –f

知道了这一点,我们就可以通过一个for循环进行批量固定层数的操作了。比如我们有POSCAR1, POSCAR2 到POSCAR100个文件,

1) 我们想批量固定它们的底部3层。

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for i in POSCAR{1..10}; do echo 3 | python POSCARtoolkit.py  –i  $i  –f ; done

2) 我们想批量将C H O原子在z方向上放开,zy方向上固定。(这个不需要管道连接符)

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for i in POSCAR{1..10}; do python POSCARtoolkit.py  –i  $i  –r FFT –s C H O ; done

评价

这个脚本在模型操作的过程中,实用性很强,也很方便。实在是VASP计算中的一大利器。本脚本是群友tamas-zju-VASP(小塔玛斯)费煞苦心完成的。如果感觉不错,欢迎打赏。下载链接: https://pan.baidu.com/s/1JJHVM27NdIC-uZlxzlg-Mg 提取码:mt7e