Atomsk
Le couteau suisse pour les simulations atomiques
Le couteau suisse pour les simulations atomiques
Dans ce tutoriel vous apprendrez à former des macles avec Atomsk.
Un joint de macle peut être définie comme un plan miroir entre deux cristaux. Une méthode pour construire un tel joint avec Atomsk est donc assez évident : construire un premier cristal avec l'orientation désirée, lui appliquer une symétrie miroir, puis empiler les deux cristaux ainsi créés.
Supposons que nous voulions étudier un joint de macle (111) dans l'aluminium (Al) cubique à faces centrées (cfc). Pour cela, construisons une maille d'aluminium avec l'orientation X=[112], Y=[111], Z=[110]. De plus, dupliquons cette maille 8 fois suivant la direction Y :
atomsk --create fcc 4.02 Al orient [11-2] [111] [-110] -duplicate 1 8 1 Al_cell.xsf
Avec cette commande, un premier mono-cristal d'aluminium est créé et enregistré dans le fichier "Al_cell.xsf".
Maintenant, retournons le système précédent. Le plan miroir doit être normal à Y=[111], et placé en Y=0. Notez que seules les positions des atomes subissent cette inversion miroir (et pas la boîte), et donc après cette transformation, tous les atomes se retrouvent en dehors de la boîte. Utilisons l'option "-wrap" pour être sûr qu'ils soient bien remis dans la boîte :
atomsk Al_cell.xsf -mirror 0 Y -wrap Al_mirror.xsf
Notez que nous enregistrons le système retourné dans un nouveau fichier, "Al_mirror.xsf".
Maintenant, il ne reste plus qu'à accoler le cristal retourné au-dessus du premier, avec le mode "--merge" :
atomsk --merge Y 2 Al_cell.xsf Al_mirror.xsf Al_final.cfg
Le système final peut être visualisé avec Atomeye ou Ovito:
Le joint de macle est clairement visible au milieu de la boîte. Si des conditions aux limites périodiques sont appliquées, alors des joints équivalents sont formés aux extrémités de la boîte (en Y=0).
Notez que cette structure atomique n'est pas optimisée, et nécessite d'être relaxée avec une méthode ab initio ou un potentiel inter-atomique classique.
Avec la méthode décrite ci-dessus, la taille de la macle est entièrement déterminée par la première étape, lorsque nous dupliquons la maille élémentaire avec l'option "-duplicate". Au lieu de la dupliquer 8 fois suivant Y, vous pouvez la dupliquer 10 ou 20 fois. Au final, cela donnera différentes distances entre les joints de macles.
