Fix_POSCAR_introduction

1 Fix_POSCAR(以atom_constrain.py为例)

1.1 atom_constrain.py 使用介绍

在对slab 结构进行计算时，有的时候为了减少计算量，可以考虑把slab 结构中某些层进行固定，目前固定的方法有很多，比如用MS进行手动固定，vaspkit-402 功能或许楠的POSCARtoolkit.py脚本等都可以实现不同方式的原子层固定，但目前vaspkit-402功能会把POSCAR坐标自动转换为笛卡尔坐标，POSCARtoolkit.py 功能虽然比较齐全，但操作比较复杂。因此，本脚本克服了上述问题，可以实现原本的POSCAR已经被固定或没被固定的情况，且输出文件不会对原有的POSCAR 进行转换。

脚本主要功能: 实现两种方式对POSCAR 进行选择性固定：

方式1：选择固定的总层数，适用于不对称表面的slab 结构，如图：

1555690223463

方式2：选择固定任意层数，适用于对称型表面slab 结构，如图：

1555690327267

下面详细介绍两种方式的使用流程。

方式1：

把atom_constrian.py 脚本拷贝到POSCAR 所在目录然后python atom_constrain.py

屏幕将输出如下提示：


xxxxxxxxxx
20
1
**************************************************************
2
                Sorted atoms coordination:                    
3
**************************************************************
4
[(2, ['2.315225840', '0.000000000', '0.000000000']),
5
 (3, ['0.000000000', '2.315225840', '0.000000000']),
6
 (7, ['3.472838759', '1.157612920', '1.157612920']),
7
 (8, ['1.157612920', '3.472838759', '1.157612920']),
8
 (1, ['0.000000000', '0.000000000', '2.315225840']),
9
 (4, ['2.315225840', '2.315225840', '2.315225840']),
10
 (5, ['1.157612920', '1.157612920', '3.472838759']),
11
 (6, ['3.472838759', '3.472838759', '3.472838759'])]
12
**************************************************************
13
 Please input a threshold value according to layer distance,
14
 the atoms coordination has been listed above.e.g:for direct a
15
 smaller value as 0.001,for cartesian a bigger value as 0.5 needed
16
      
17
**************************************************************
18
19
Input:
20
 1

脚本已经把POSCAR按照 z 方向坐标进行按层排序，并把所有原子序号及坐标打印到屏幕，由于原本的POSCAR 是笛卡尔坐标，所以z坐标单位是真实长度，且此时其层间距数值较大，如上面的结果所示，倒数第二层与最后一层间距数值差异达到1.1A,这个差值可以作为Input: 后面层间距的阈值判断的依据，输入的阈值在（0,1.1）范围内时，比如0.3或0.9、或1.1 等，脚本会自动把POSCAR 中两层间的距离大于输入的阈值的原子算作不同的层，比如此例中将会计算出4层，如果输入的阈值为1.2 或更大，由于POSCAR没有任何两层间的距离比1.2大，因此整个POSCAR 将会被脚本认为只有一层。

本例输入阈值为1,其输出结果如下，提示有4层被找到以及让用户输入方式1 或方式2 ，在这里输入a（选择方式1）：`


xxxxxxxxxx
1
``` bash
2
**************************************************************
3
           There are total  4 layers are found!
4
**************************************************************
5
**************************************************************
6
      There are two  methods to fix atoms in POSCAR:
7
8
The first one :input a total layer number,e.g. 5 means you will fix 5 layers from bottom to top
9
The second one:input a layer order number,e.g. 3 4  measn you
10
 will fix the 3th and 4th layer ,used in case where you want to fix
11
 center part of the POSCAR 
12
**************************************************************
13
**************************************************************
14
15
     Please input a for method 1 and b for method 2:
16
a
17
**************************************************************
18
**************************************************************

如上面的输出结果所示，当选择方式1 后，提示输入固定的层数，此处输入3，并输入固定的类型为：F F F


xxxxxxxxxx
1
1
Please input the total number of layers to be fixed :3
2
**************************************************************
3
**************************************************************
4
5
Please input which type you will fix,e.g. F F T,F F F,T F F etc.:
6
F F F
7
**************************************************************

最后脚本把被固定的原子的序数打印出来，并把被固定的结果输出到 POSCAR_NEW 里面。如下所示：


xxxxxxxxxx
9
1
**************************************************************
2
             Atoms number below have been fixed !
3
4
[2, 3, 7, 8, 1, 4]
5
            New POSCAR has been written in POSCAR_NEW !
6
**************************************************************
7
**************************************************************
8
        You may contact 316187631@QQ.com if any questions
9
**************************************************************

注意:如果输入a 或 F F F 提示有误，请输入'a' 和' F F F ' 替代！

方式2

使用方法和方式1基本相同，重新运行脚本，此次我故意选了一个分数坐标的 POSCAR


xxxxxxxxxx
1
17
1
Zn4 O4
2
1.0
3
4.6304516792 0.0000000000 0.0000000000
4
0.0000000000 4.6304516792 0.0000000000
5
0.0000000000 0.0000000000 4.6304516792
6
   Zn    O
7
    4    4
8
Selective Dynamics
9
Cartesian
10
0.000000000   0.000000000   2.315225840   F F F
11
2.315225840   0.000000000   0.000000000   F F F
12
0.000000000   2.315225840   0.000000000   F F F
13
2.315225840   2.315225840   2.315225840   F F F
14
1.157612920   1.157612920   3.472838759   T T T
15
3.472838759   3.472838759   3.472838759   T T T
16
3.472838759   1.157612920   1.157612920   F F F
17
1.157612920   3.472838759   1.157612920   F F F


x
1
**************************************************************
2
                Sorted atoms coordination:                    
3
**************************************************************
4
[(1, ['0.00000000', '0.00000000', '0.25641708']),
5
 (2, ['0.00000000', '0.50000000', '0.25641708']),
6
 (3, ['0.50000000', '0.00000000', '0.25641708']),
7
 (4, ['0.50000000', '0.50000000', '0.25641708']),
8
 (21, ['0.16666666', '0.33333333', '0.25682279']),
9
 (22, ['0.16666666', '0.83333333', '0.25682279']),
10
 (23, ['0.66666666', '0.33333333', '0.25682279']),
11
 (24, ['0.66666666', '0.83333333', '0.25682279']),
12
 (5, ['0.00000000', '0.00000000', '0.37810712']),
13
 (6, ['0.00000000', '0.50000000', '0.37810712']),
14
 (7, ['0.50000000', '0.00000000', '0.37810712']),
15
 (8, ['0.50000000', '0.50000000', '0.37810712']),
16
 (25, ['0.16666666', '0.33333333', '0.37851282']),
17
 (26, ['0.16666666', '0.83333333', '0.37851282']),
18
 (27, ['0.66666666', '0.33333333', '0.37851282']),
19
 (28, ['0.66666666', '0.83333333', '0.37851282']),
20
 (9, ['0.00000000', '0.00000000', '0.49979715']),
21
 (10, ['0.00000000', '0.50000000', '0.49979715']),
22
 (11, ['0.50000000', '0.00000000', '0.49979715']),
23
 (12, ['0.50000000', '0.50000000', '0.49979715']),
24
 (29, ['0.16666666', '0.33333333', '0.50020285']),
25
 (30, ['0.16666666', '0.83333333', '0.50020285']),
26
 (31, ['0.66666666', '0.33333333', '0.50020285']),
27
 (32, ['0.66666666', '0.83333333', '0.50020285']),
28
 (13, ['0.00000000', '0.00000000', '0.62148718']),
29
 (14, ['0.00000000', '0.50000000', '0.62148718']),
30
 (15, ['0.50000000', '0.00000000', '0.62148718']),
31
 (16, ['0.50000000', '0.50000000', '0.62148718']),
32
 (33, ['0.16666666', '0.33333333', '0.62189288']),
33
 (34, ['0.16666666', '0.83333333', '0.62189288']),
34
 (35, ['0.66666666', '0.33333333', '0.62189288']),
35
 (36, ['0.66666666', '0.83333333', '0.62189288']),
36
 (17, ['0.00000000', '0.00000000', '0.74317721']),
37
 (18, ['0.00000000', '0.50000000', '0.74317721']),
38
 (19, ['0.50000000', '0.00000000', '0.74317721']),
39
 (20, ['0.50000000', '0.50000000', '0.74317721']),
40
 (37, ['0.16666666', '0.33333333', '0.74358292']),
41
 (38, ['0.16666666', '0.83333333', '0.74358292']),
42
 (39, ['0.66666666', '0.33333333', '0.74358292']),
43
 (40, ['0.66666666', '0.83333333', '0.74358292'])]
44
**************************************************************
45
 Please input a threshold value according to layer distance,
46
 the atoms coordination has been listed above.e.g:for direct a
47
 smaller value as 0.001,for cartesian a bigger value as 0.5 needed
48
      
49
**************************************************************
50
Input:
51
0.03

注意：由于此时的Z方向数值差异较小，为0.12左右，因此输入阈值在（0,0.12)之间均可。

接下来按提示输入：


x
1
2
3
**************************************************************
4
           There are total 5 layers are found!
5
**************************************************************
6
**************************************************************
7
      There are two  methods to fix atoms in POSCAR:
8
9
The first one :input a total layer number,e.g. 5 means you will fix 5 layers from bottom to top
10
The second one:input a layer order number,e.g. 3 4  measn you
11
 will fix the 3th and 4th layer ,used in case where you want to fix
12
 center part of the POSCAR 
13
**************************************************************
14
**************************************************************
15
16
     Please input a for method 1 and b for method 2:
17
b
18
**************************************************************
19
**************************************************************
20
21
Please input the number of layer order to be fixed :4 5
22
**************************************************************
23
**************************************************************
24
25
Please input which type you will fix,e.g. F F T,F F F,T F F etc.:
26
F F T
27
**************************************************************
28
**************************************************************
29
             Atoms number below have been fixed !
30
31
[13, 14, 15, 16, 33, 34, 35, 36, 17, 18, 19, 20, 37, 38, 39, 40]
32
            New POSCAR has been written in POSCAR_NEW !
33
**************************************************************
34
**************************************************************
35
        You may contact 316187631@QQ.com if any questions
36
**************************************************************

我选择了方式2，输入b ，层数输入4 5，并输入F F T 固定类型，表示我将要把从底部往上的第一层和第二层进行相应的固定。输出结果同样把被固定的原子数打印出来。其POSCAR_NEW显示如下：


49
1
Super Cell Generated by VASPKIT
2
0.8
3
7.99480009 0.00000000 0.00000000
4
-3.99740005 6.92369998 0.00000000
5
0.00000000 0.00000000 30.81599998
6
  P  B
7
  20  20
8
Selective Dynamics
9
Direct
10
0.00000000   0.00000000   0.25641708   T T T
11
0.00000000   0.50000000   0.25641708   T T T
12
0.50000000   0.00000000   0.25641708   T T T
13
0.50000000   0.50000000   0.25641708   T T T
14
0.00000000   0.00000000   0.37810712   T T T
15
0.00000000   0.50000000   0.37810712   T T T
16
0.50000000   0.00000000   0.37810712   T T T
17
0.50000000   0.50000000   0.37810712   T T T
18
0.00000000   0.00000000   0.49979715   T T T
19
0.00000000   0.50000000   0.49979715   T T T
20
0.50000000   0.00000000   0.49979715   T T T
21
0.50000000   0.50000000   0.49979715   T T T
22
0.00000000   0.00000000   0.62148718   F F T
23
0.00000000   0.50000000   0.62148718   F F T
24
0.50000000   0.00000000   0.62148718   F F T
25
0.50000000   0.50000000   0.62148718   F F T
26
0.00000000   0.00000000   0.74317721   F F T
27
0.00000000   0.50000000   0.74317721   F F T
28
0.50000000   0.00000000   0.74317721   F F T
29
0.50000000   0.50000000   0.74317721   F F T
30
0.16666666   0.33333333   0.25682279   T T T
31
0.16666666   0.83333333   0.25682279   T T T
32
0.66666666   0.33333333   0.25682279   T T T
33
0.66666666   0.83333333   0.25682279   T T T
34
0.16666666   0.33333333   0.37851282   T T T
35
0.16666666   0.83333333   0.37851282   T T T
36
0.66666666   0.33333333   0.37851282   T T T
37
0.66666666   0.83333333   0.37851282   T T T
38
0.16666666   0.33333333   0.50020285   T T T
39
0.16666666   0.83333333   0.50020285   T T T
40
0.66666666   0.33333333   0.50020285   T T T
41
0.66666666   0.83333333   0.50020285   T T T
42
0.16666666   0.33333333   0.62189288   F F T
43
0.16666666   0.83333333   0.62189288   F F T
44
0.66666666   0.33333333   0.62189288   F F T
45
0.66666666   0.83333333   0.62189288   F F T
46
0.16666666   0.33333333   0.74358292   F F T
47
0.16666666   0.83333333   0.74358292   F F T
48
0.66666666   0.33333333   0.74358292   F F T
49
0.66666666   0.83333333   0.74358292   F F T

1.2 把`atom_constrain.py` 加入`vaspkit` 统一管理

Vaspkit 目前功能越来越完善，如果用户自己有些小的脚本可以补充vaspkit的功能，那么，可以把自己的小脚本“集成到”vaspkit里面，用vaspkit统一管理自己的脚本，现在以atom_constrain.py为例讲解如何把该脚本“放到”vaspkit 里面，利用vaspkit 惯有的工作模式进行使用：

第一步：进入vaspkit安装目录下的utilities 目录，我安装vaspkit的路径如下：


xxxxxxxxxx
1
1
/public/home/vaspkit.0.73/utilities

第二步：把atom_constrain.py 拷贝到此

第三步：vim ~/.vaspkit （或vi~/.vaspkit）

按图下修改：注意图中箭头处

输入“:wq” ,保存并退出

第四步，进入含有POSCAR 的目录体验一把：

输入vaspkit--->>74得到如下图示：

接着输入u4 ,再输入任何字符回车后进入脚本工作页面：

1 Fix_POSCAR(以atom_constrain.py为例)

1.1 atom_constrain.py 使用介绍

1.2 把atom_constrain.py 加入vaspkit 统一管理

1.2 把`atom_constrain.py` 加入`vaspkit` 统一管理