Atomsk
Le couteau suisse pour les simulations atomiques
Le couteau suisse pour les simulations atomiques
Dans ce tutoriel, vous apprendrez à construire des nanopiliers de différentes formes et différentes orientations cristallines.
▶ Pour plus d'information, référez-vous à la page de documentation correspondante.
Avant de tailler un nanopilier, nous avons besoin d'une super-cellule de matériau massif. Cette cellule doit déjà avoir l'orientation cristalline finale du nanopilier. Par exemple, créons une super-cellule d'or (Au) :
atomsk --create fcc 4.08 Au -duplicate 40 40 40 Au_cell.xsf
De façon alternative, pour choisir une orientation cristalline différente :
atomsk --create fcc 4.08 Au orient [110] [1-10] [001] -duplicate 40 40 30 Au_cell.xsf
Vous pouvez ainsi créer une cellule d'orientation différente, avec Atomsk ou un autre programme. Peu importe quelle cellule vous utilisez, dans la suite de ce tutoriel nous supposerons qu'elle s'appelle "Au_cell.xsf".
Afin de "tailler" un nanopilier dans la cellule, nous voulons supprimer tous les atomes qui n'appartiennent pas au nanopilier. Dans Atomsk cela peut être réalisé avec l'option -select. Par exemple, pour créer un nanopilier rectangulaire, sélectionnons tous les atomes à l'extérieur d'une boîte rectangulaire, pour ensuite les supprimer :
atomsk Au_cell.xsf \
-select out box 0.2*box -INF 0.2*box 0.8*box INF 0.8*box \
-remove-atom select \
nanopillar.cfg
La visualisation avec Atomeye montre comment le système a été découpé :
De façon alternative, on peut vouloir garder quelques couches d'atomes à la base du nanopilier. Cela peut être réalisé en utilisant l'option "-cut", au lieu de l'option "-remove-atoms". Par exemple, laissons une couche de 20 Å en bas de la super-cellule :
atomsk Au_cell.xsf \
-select out box 0.2*box -INF 0.2*box 0.8*box INF 0.8*box \
-cut above 20 Y \
nanopillar.cfg
Comme expliqué dans un précédent tutoriel, cette option va "couper" (c'est-à-dire supprimer) tous les atomes qui ont une coordonnée Y supérieure à 20 Å. Toutefois, puisqu'elle est utilisée après l'option "-select", seuls les atomes sélectionnés sont supprimés. Résultat, seuls les atomes en dehors de la boîte et qui ont une coordonnée Y supérieure à 20 Å sont supprimés :
Cet exemple montre qu'après que l'option "-select" a été utilisé, les options suivantes ne s'appliquent qu'aux atomes sélectionnés (et pas à tous les atomes).
Le principe est très similaire à l'exemple précédent, sauf que dans l'option "-select" nous allons sélectionner un cylindre. Il faut fournir l'axe du cylindre (dans l'exemple suivant, l'axe Y), sa position dans le plan normal à cet axe (ici le centre de la boîte), et son rayon en Å :
atomsk Au_cell.xsf \
-select out cylinder Y 0.5*box 0.5*box 40 \
-cut above 20 Y \
nanopillar.cfg
Cette fois le nanopilier aura une forme cylindrique :
Une fois que vous avez créé un nanopilier, il est assez facile de générer une matrice de nanopiliers : il suffit d'utiliser l'option "-duplicate". Par exemple, pour dupliquer le nanopilier cylindrique créé ci-dessus :
atomsk nanopillar.cfg -duplicate 3 1 3 array.cfg
Avec les exemples ci-dessus, vous pouvez facilement modifier la taille de la boîte, le rayon des nanopiliers, leur orientation cristalline, et ainsi de suite.
Vous pouvez aussi démarrer avec une super-cellule d'un autre matériau, avec un réseau cristallin différent (par exemple une structure diamant, ou hcp), puis utiliser les commandes ci-dessus pour générer des nanopiliers.
Lorsque vous aurez appris à générer un polycristal avec Atomsk, vous pouvez même utiliser un polycristal comme super-cellule de départ, et y tailler un nanopilier, comme le montre l'illustration ci-dessous !
