lammps建模命令lattices

lattice command — LAMMPS documentation

基本语法：

lattice style scale keyword values ...

• style = none or sc or bcc or fcc or hcp or diamond or sq or sq2 or hex or custom
• scale = scale factor between lattice and simulation box

scale = reduced density rho* (for LJ units)
scale = lattice constant in distance units (for all other units)

• zero or more keyword/value pairs may be appended
• keyword = origin or orient or spacing or a1 or a2 or a3 or basis or triclinic/general

origin values = x y z
  x,y,z = fractions of a unit cell (0 <= x,y,z < 1)
orient values = dim i j k
  dim = x or y or z
  i,j,k = integer lattice directions
spacing values = dx dy dz
  dx,dy,dz = lattice spacings in the x,y,z box directions
a1,a2,a3 values = x y z
  x,y,z = primitive vector components that define unit cell
basis values = x y z
  x,y,z = fractional coords of a basis atom (0 <= x,y,z < 1)
triclinic/general values = no values

解释 details：

style

lattice 命令的第一个参数是晶格类型（style），可以选择的类型包括：

• none：不使用任何晶格类型。
• sc：简单立方（Simple Cubic）。
• bcc：体心立方（Body-Centered Cubic）。
• fcc：面心立方（Face-Centered Cubic）。
• hcp：六方密排（Hexagonal Close-Packed）。
• diamond：钻石结构（通常用于模拟硅等元素）。
• sq：简单正方形（Simple Square），用于二维模拟。
• sq2：扩展的简单正方形晶格。
• hex：六方（Hexagonal）晶格。
• custom：自定义晶格，允许用户指定任意的晶格常数和原子位置。

scale

scale 参数用于指定晶格与模拟盒子之间的比例关系：

• 对于Lennard-Jones单位（LJ units），scale 设置为 密度${\rho }^{\ast }$。
• 对于其他单位，scale 设置为 晶格常数，即晶格的尺寸（单位是距离）。

keyword

1. origin

origin指定晶格的原点位置，值为x,y,z，表示单位格子中原点的分数坐标（范围为 0 到 1）。

例如：

origin 0.5 0.5 0.5表示晶格的原点位于单位晶格的中心。

2. orient

指定晶格的定向，值为dim i j k，其中dim是x,y,或 z之一，i,j,k是晶格的整数方向。

例如

orient x 1 0 0表示沿着 x 方向定向晶格。

orient x 1 -1 0 y 1 1 -2 z 1 1 1，x 方向朝1 -1 0，y 方向朝1 1 -2，z 方向朝1 1 1，这三个晶向相互垂直，且使得 1 1 1晶面与 z 方向垂直，有助于研究一些特定晶向晶面的问题。

3. spacing

设置晶格在模拟盒子中各方向上的间距，值为dx dy dz

假设你有一个面心立方（FCC）晶格，其晶格常数为 3.5。使用以下命令：

lattice fcc 3.5 spacing 2.0 2.0 2.0

晶格在每个方向上扩大到原来的两倍

4. a1 a2 a3

这些参数定义了单位晶格的原始向量组件，即三个基本晶格向量的分量。

例如：

a1 1.0 0.0 0.0 a2 0.0 1.0 0.0 a3 0.0 0.0 1.0 表示这是一个正交的立方体晶格。

5. basis

指定基础原子的分数坐标，用于定义晶格的原子位置（$ 0\leq x,y,z \leq 1 $）。

例如：

basis 0.0 0.0 0.0
basis 0.5 0.5 0.5

表示在单位格子中有两个原子，一个位于原点，另一个位于晶格的对角线。

6. triclinic 或 general

对于不规则的晶格，可以设置 triclinic 或 general，这些结构不需要特殊的对称性，允许更加灵活的晶格构造。

例如：

triclinic

表示定义一个斜方晶格结构。

例子：

1. 简单立方晶格（SC）：

lattice sc 5.0

2. 面心立方晶格（FCC）并设置缩放因子为2.0：

lattice fcc 3.5 scale 2.0

3. 自定义晶格，使用 a1, a2, a3 来定义单位格子的原始向量，并使用 basis 设置原子的位置：

lattice custom 3.5 
        a1 1.0 0.0 0.0 
        a2 0.0 1.0 0.0 
        a3 0.0 0.0 1.0 
        basis 0.0 0.0 0.0 
        basis 0.5 0.5 0.5

这些命令可以结合使用，以定义更加复杂的晶格结构。