atomsk --create <maille> <a0> [<c0>] <sp1> [<sp2> <sp3>...] [orient (hkl)X (hkl)Y (hkl)Z] [options] <fichiersortie> [<formats>]
Syntaxe spéciale pour les nanotubes :
atomsk --create nanotube <a0> <m> <n> <sp1> [<sp2>] [options] <fichiersortie> [<formats>]
Ce mode permet de créer des structures atomiques. Pour l'instant, seul un petit nombre de structures peuvent être générées (voir la table ci-dessous). Par défaut les systèmes cubiques sont créés avec l'orientation X=[100], Y=[010] et Z=[001], mais cela peut être changé (voir ci-dessous). Les systèmes hexagonaux peuvent aussi être orientés, avec les restrictions détaillées ci-dessous. Pour les autres systèmes, seule l'orientation de base est possible.
Les paramètres associés au mode create sont :
La table ci-dessous répertorie les entrées possibles pour <maille>, et le nombre de paramètres de maille et d'espèces chimiques qui doivent être spécifiées. Pour la maille "bcc" (cubique centrée), entrer deux espèces atomiques créera une structure faite de deux mailles cubiques simples qui s'interpénètrent (type chlorure de césium). Pour la maille "fcc" (cubique à faces centrées), entrer deux espèces chimiques créera un alliage des deux éléments. Pour la maille diamant, entrer deux espèces créera une maille zincblende ; pour la maille zincblende, n'entrer qu'un seul élément créera une maille diamant.
| <maille> | Nb. de paramètres de maille | Nb. d'espèces chimiques | |
|---|---|---|---|
| Mailles cubiques | |||
| Cubique simple | sc | 1 | 1 |
| Cubique centrée Chlorure de césium | bcc CsCl | 1 | 1 ou 2 |
| Cubique faces centrées | fcc | 1 | 1 ou 2 |
| Cubique L12 | L12, L1_2 | 1 | 2 |
| Fluorite | fluorite | 1 | 2 |
| Diamant Zincblende | diamond, dia zincblende, zb | 1 | 1 ou 2 |
| Chlorure de sodium (NaCl) | rocksalt | 1 | 2 |
| Perovskite cubique | perovskite, per | 1 | 3 |
| A15 or Cr3Si | A15 | 1 | 2 |
| Phase de Laves C15 | C15 | 1 | 2 |
| Mailles tétragonales | |||
| Tétragonal simple | st | 2 (a et c) | 1 |
| Tétragonal centré | bct | 2 (a et c) | 1 ou 2 |
| Tétragonal faces centrées ou L10 | fct, L1_0 | 2 (a et c) | 1 ou 2 |
| Mailles hexagonales | |||
| Hexagonal compact | hcp | 2 (a et c) | 1 ou 2 |
| Wurtzite | wurtzite, wz | 2 (a et c) | 2 |
| Graphite | graphite | 2 (a et c) | 1 ou 2 |
| Boron nitride or B12 | BN, B12 | 2 (a and c) | 2 |
| Phase de Laves C14 | C14 | 2 (a et c) | 2 |
| Phase de Laves C36 | C36 | 2 (a et c) | 2 |
| Autres structures | |||
| Nanotube | nanotube, NT | 1 + m,n | 1 ou 2 |
Les mailles élémentaires des systèmes cubiques peuvent être créées avec une certaine orientation cristallographique, si le mot-clé "orient" apparaît après les espèces chimiques et est suivi des indices de Miller hkl des directions à aligner avec les axes cartésiens X, Y et Z (voir comment spécifier les indices de Miller). Les indices sont automatiquement divisés par leur plus grand diviseur commun : par exemple la direction [220] est remplacée par [110], la direction [224] par [112], et ainsi de suite. Lorsque c'est possible, Atomsk tient compte des symétries du réseau cristallin et utilise le plus petit vecteur périodique le long des directions suivantes : dans un réseau cubique centré les directions de type ⟨hkl⟩ où h, k et l sont impairs sont remplacées par ½⟨hkl⟩ (par exemple [111] est remplacé par ½[111], [351] devient ½[351], etc.) ; dans les réseaux cfc, diamant, zincblende et NaCl, les directions de type ⟨hkl⟩ où h et k sont impairs et l est pair sont remplacées par ½⟨hkl⟩ (par exemple [110] est remplacé par ½[110], [211] devient ½[211], etc.). Le but est de produire la plus petite maille élémentaire respectant les directions cristallographiques données. Notez que le mot-clé "orient" doit impérativement apparaître juste après les symboles des espèces chimiques, et ne doit pas être confondu avec l'option -orient.
Les mailles élémentaires des mailles hexagonales peuvent aussi être orientées, mais la signification est différente des mailles cubiques. Tout d'abord, pour les systèmes hexagonaux, l'orientation peut être donnée soit avec la notation de Bravais-Miller utilisant quatre entiers [hkil], qui satisfont h+k+i=0, soit avec la notation de Miller [uvw]. Trois vecteurs doivent être fournis après le mot-clé "orient". Ces trois vecteurs deviendront les trois vecteurs de boîte. Ils ne doivent pas forcément être orthogonaux (contrairement aux systèmes cubiques), en revanche ils doivent être linéairement indépendants. À la fin, Atomsk alignera le premier vecteur avec l'axe cartésien X, le second vecteur sera contenu dans le plan XY, et le troisième vecteur de boîte pointera en-dehors du plan XY. Ainsi, contrairement aux systèmes cubiques, les trois directions cristallographiques fournies ne seront pas toutes alignées avec les axes cartésiens (à l'exception du premier vecteur), et la boîte finale ne sera pas orthogonale. Pour obtenir une boîte
orthogonale, vous pouvez utiliser l'option -orthogonal-cell après avoir créé le système orienté.
Pour créer un nanotube il faut spécifier un seul paramètre de maille (correspondant à la distance entre premiers voisins) ainsi que les indices chiraux m et n qui doivent être des entiers. Le motif élémentaire d'un nanotube n'est défini de manière non-ambigue que suivant l'axe du tube, qui sera l'axe Z ici. Dans les autres directions, Atomsk définira les vecteurs de boîte de sorte que les répliques périodiques du nanotube forment un motif hexagonal, tel que cela est observé expérimentalement. La distance entre les répliques peut être changée en changeant manuellement ces composantes des vecteurs de boîte. Notez que le centre du nanotube créé se trouvera à l'origine (0,0), de sorte qu'il est facile de créer des nanotubes multi-parois en créant plusieurs nanotubes de diamètres différents puis en les regroupant.
Si aucun nom de fichier de sortie n'est spécifié mais seulement des formats de sortie, alors le nom du (ou des) fichier(s) de sortie sera constitué des espèces chimiques du système créé.
Si une ou plusieurs options sont utilisées avec ce mode, alors ces options seront appliquées au système créé.
Notez que Atomsk ne contient pas de base de données des paramètres de maille des différents matériaux, il vous appartient de fournir le ou les paramètres de maille que vous souhaitez utiliser. Le système créé avec ce mode est une maille idéale, elle n'est pas relaxée ni optimisée.
atomsk --create fcc 4.02 Al aluminium.cfg
Ceci créera une cellule élémentaire d'aluminium cubique à faces centrées (paramètre de maille=4.02 Å), et l'écrira dans le fichier aluminium.cfg.
atomsk --create fcc 4.02 Al orient [0-11] [100] [011] -duplicate 40 30 30 al_supercell.cfg lmp
Cet exemple montre comment créer une cellule élémentaire avec une orientation cristallographique donnée. Une cellule élémentaire d'aluminium cfc sera générée avec l'orientation X=[011], Y=[100], Z=[011], puis sera dupliquée pour former une super-cellule de taille 40x30x30, et le résultat final sera écrit dans les fichiers al_supercell.cfg et al_supercell.lmp.
atomsk --create fcc 3.6 Cu Ni cuni_alloy.xsf
Ceci créera une cellule élémentaire d'alliage cuivre-nickel et l'écrira dans le fichier cuni_alloy.xsf.
atomsk --create bcc 2.85 Fe orient [121] [-101] [1-11] xsf cfg
Une cellule de fer cubique centrée sera créée avec l'orientation cristallographique X=[121], Y=[101], Z=[111], et le résultat sera écrit dans Fe.xsf et Fe.cfg.
atomsk --create rocksalt 4.213 Mg O cfg xsf
Ceci va générer une cellule d'oxyde de magnésium, et l'écrira dans les fichiers MgO.cfg et MgO.xsf.
atomsk --create diamond 3.567 C diamant.cfg xsf
Ceci créera une cellule élémentaire de diamant, et écrira les coordonnées atomiques dans les fichiers diamant.cfg et diamant.xsf.
atomsk --create zb 5.65 Ga As gaas.cfg
Ceci créera une cellule élémentaire d'arsenure de gallium (maille zincblende) et l'écrira dans le fichier gaas.cfg.
atomsk --create perovskite 3.86 Sr Ti O xsf gin
Ceci créera une cellule élémentaire de titanate de strontium (paramètre de maille=3.86 Å), et l'écrira dans les fichiers SrTiO.xsf et SrTiO.gin.
atomsk --create per 3.86 Sr Ti O orient 001 110 1-10 -duplicate 30 20 1 sto.xsf
Cet exemple utilise l'option -duplicate. Une cellule élémentaire de titanate de strontium orientée X=[001], Y=[110], Z=[110] sera créée, puis étendue pour former une supercellule de dimensions 30x20x1. Le résultat final sera écrit dans le fichier sto.xsf.
atomsk --create hcp 3.21 5.213 Mg cfg
Cet exemple va créer une cellule hexagonale de magnésium à maille hexagonale compacte, avec a=3.21 Å et c=5.213 Å. Le résultat final sera écrit dans le fichier Mg.cfg.
atomsk --create hcp 3.21 5.213 Mg orient [0001] [2-310] [-1-230] cfg
Cet exemple va créer une cellule élémentaire de magnésium hcp avec l'orientation cristallographique spécifiée. Le premier vecteur de boîte sera [0001] et sera aligné avec l'axe cartésien X ; le second vecteur de boîte sera [2-310] et appartiendra au plan XY ; le troisième vecteur de boîte sera [-1-230] et pointera en dehors du plan XY. Notez que les trois vecteurs de boîte finaux ne sont pas orthogonaux.
atomsk --create hcp 3.21 5.213 Mg orient [0001] [2-310] [-1-230] -orthogonal-cell cfg
Identique à l'exemple précédent, sauf que l'option -orthogonal-cell va générer une boîte orthogonale équivalente, en utilisant des combinaisons linéaires des vecteurs de boîte initiaux. Ici, les vecteurs de boîte finaux seront des combinaisons linéaires des vecteurs de réseau [0001], [2-310], et [-1-230].
atomsk --create graphite 2.5 3.6 B N bn.xsf
Cet exemple créera une cellule élémentaire de nitrure de bore hexagonal (qui a la même maille que le graphite), ayant pour paramètres de maille a=2.5 Å et c=3.6 Å. Le résultat final sera écrit dans le fichier bn.xsf.
atomsk --create nanotube 2.5 8 8 C nanotube.xsf cfg
Ceci va créer un nanotube de carbone de type armchair, d'indices chiraux (8,8). Le résultat final sera écrit dans les fichiers nanotube.xsf et nanotube.cfg.
atomsk --create nanotube 2.8 10 0 B N xsf
Ceci créera un nanotube de nitrure de bore de type zig-zag, les indices chiraux étant (10,0). Le résultat final sera écrit dans le fichier BN.xsf.
D'autres exemples se trouvent dans le dossier "examples" fourni avec le programme. Le dossier "Al_supercell" contient un script bash illustrant la création d'un système d'aluminium avec deux marches de surface. Le dossier "Si_supercell" contient un script générant un cristal de silicium avec une orientation particulière et une marche de surface.