Atomsk
Le couteau suisse pour les simulations atomiques
Le couteau suisse pour les simulations atomiques
Ce tutoriel explique comment construire un polycristal contenant des grains de différentes phases cristallines.
▶ Pour plus d'information, référez-vous à la page de documentation correspondante.
Dans un précédent tutoriel nous avons appris à générer des polycristaux avec Atomsk. Maintenant, nous allons apprendre à construire un polycristal contenant différentes phases, en prenant comme exemple le cuivre cfc et le tungstène bcc.
Commençons par générer un polycristal de cuivre, en utilisant la même procédure que dans le tutoriel précédent. D'abord nous avons besoin d'une maille de cuivre cubique à faces centrées (cfc) :
atomsk --create fcc 3.61 Cu Cu_unitcell.xsf
Ensuite nous avons besoin d'un fichier texte, contenant les paramètres pour la construction du polycristal. Utilisons le même que dans le tutoriel précédent :
box 200 180 210
node 0 0 0 [100] [010] [001]
node 40 80 60 56° -83° 45°
node 0.8*box 0.6*box 0.9*box [11-1] [112] [1-10]
node 50 5 60 [110] [1-10] [001]
node 0.75*box 0.3*box 0.45*box -31.4° 28.7° 90.0°
node 60 100 80 random
Maintenant nous pouvons exécuter Atomsk en mode "--polycrystal" :
atomsk --polycrystal Cu_unitcell.xsf polycristal.txt Cu_polycristal.cfg
Bien sûr, ce polycristal ressemblera à celui que nous avions construit dans le tutoriel précédent :
Ce n'est pas ce que nous recherchons : dans ce polycristal, il n'y a pas de place pour une deuxième phase. Nous devons faire de la place avant d'intégrer d'autres grains à cette configuration. Souvenez-vous que lors de la construction d'un polycristal, Atomsk assigne à chaque atome une nouvelle valeur nommée "grainID", qui indique à quel grain ils appartiennent. Nous pouvons donc utiliser l'option "-select" pour sélectionner toues les atomes appartenant à un même grain, et les supprimer. Par exemple :
atomsk --polycrystal Cu_unitcell.xsf polycristal.txt Cu_polycristal.cfg \
-select prop grainID 1 -rmatom select -select prop grainID 6 -rmatom select
Cette commande sélectionne tous les atomes dont la propriété "grainID" est égale à 1 ou à 6, et les supprime. Il ne reste plus alors que les autres grains, comme on peut le voir :
Maintenant, construisons le polycristal de tungstène. D'abord, nous avons besoin d'une maille élémentaire de tungstène cubique centré (bcc) :
atomsk --create bcc 3.16 W W_unitcell.xsf
Ensuite, nous devons nous assurer que les grains de tungstène sont placés exactement à la même position que les grains de cuivre. La solution est simple il faut utiliser exactement le même fichier de paramètres que celui que nous avons utilisé ci-dessus ("polycristal.txt"), et supprimer les grains qui n'ont pas été supprimés dans le premier polycristal (donc ici, les grains 2, 3, 4, et 5) :
atomsk --polycrystal W_unitcell.xsf polycristal.txt W_polycristal.cfg \
-select prop grainID 2:5 -rmatom select
Le polycristal de tungstène ressemble alors à ceci :
Ce système est complémentaire au polycristal de cuivre construit précédemment. Notez qu'il ne reste que deux grains (l'un apparaît en bleu, l'autre en rouge), mais ils peuvent sembler fragmentés parce que Atomeye applique automatiquement des conditions aux limites périodiques.
Maintenant, il ne reste plus qu'à assembler les grains de cuivre et de tungstène dans la même boîte. Cela peut se faire avec le mode "--merge" :
atomsk --merge 2 Cu_polycristal.cfg W_polycristal.cfg final_polycristal.cfg
Le nombre "2" indique au mode "--merge" qu'il y a deux fichiers à assembler. Le système final est écrit dans le fichier "final_polycristal.cfg", et peut être visualisé par exemple avec Atomeye :
Ce tutoriel montre encore une fois que, parfois, il est nécessaire d'exécuter Atomsk plusieurs fois avant d'obtenir le résultat final. Bien qu'il n'y a pas de "commande magique" pour construire un polycristal multiphasé, il est possible de construire des polycristaux séparément, supprimer certains grains, puis les assembler.
Vous pouvez vous inspirer des principes décrits dans ce tutoriel pour construire des polycristaux faits de deux, trois, ou davantage de phases.
