mdkits 0.1.28

kits for md or dft

MD 轨迹分析脚本

mdkits 提供了多种工具, 安装脚本:

pip install mdkits --upgrade

密度分布

density用于分析体系中的某种元素沿z轴的密度分布, 如分析体系中的O元素沿z轴的密度分布, --element选项指定元素使用MDAnalysis的选择语言:

mdkits density [FILENAME] --element="name H" --cell [FILENAME]

这样会输出一个文件名为density_name_H.dat的文件, 第一列为z轴坐标, 第二列为浓度分布, 单位为 mol/L. 如果想输出为单位为 $g/cm^3$ 的密度分布, 可以指定--atomic_mass 选项, 如:

mdkits density [FILENAME] --element="name H" --cell [FILENAME] --atomic_mass=1.00784

则输出单位为 $g/cm^3$ 的密度分布. 可以指定表面原子来将密度分布归一化到表面, 如:

mdkits density [FILENAME] --element="name O" --cell 10,10,10 --atomic_mass=18.01528 --surface="name Pt and name Ru"

这样会将密度分布归一化到表面, 同时以O原子的位置作为水分子的位置分析处理水分子的密度分布. 对于体系中存在 $OH^-$ 离子的体系可以使用--update_water的选项在每一帧更新水分子的位置, 不需要额外指定元素, 如:

mdkits density [FILENAME] --update_water --cell 10,10,10 --atomic_mass=18.01528 --surface="name Pt and name Ru"

输出的文件名为density_water.dat.

氢键

单个水分子

氢键分布

角度

与表面法向量夹角分布

ion - O - ion 夹角分布

$\cos \phi \rho_{H_2 O}$ 分布

RDF

位置归一化

wrap用于将轨迹文件中的原子位置进行归一化处理, 如将[FILENAME]中的原子位置归一化到晶胞中, 并输出为wrapped.xyz, 默认从cp2k的输出文件input_inp中读取ABC和ALPHA_BETA_GAMMA信息作为晶胞参数:

mdkits wrap [FILENAME] 

或指定cp2k的输入文件:

mdkits wrap [FILENAME] --cp2k_input_file setting.inp

或指定晶胞参数:

mdkits wrap [FILENAME] --cell 10,10,10

默认的[FILENAME]为*-pos-1.xyz

DFT 性质分析脚本

PDOS

pdos用于分析体系中的pdos, 分析[FILENAME]的d轨道的dos:

mdkits pdos [FILENAME] -t d

CUBE 文件

cube用于处理cube格式的文件, 将其在z轴上进行平均:

mdkits cube [FILENAME]

分析好的数据会输出为cube.out, 可以同时计算一个区域内的平均值:

mdkits cube [FILENAME] -b 1 2

会将平均值打印在屏幕上, 同时记录在cube.out中的注释行.

建模

build为界面的工具, 其中包含多个建模工具

构建体相模型

bulk用于构建体相模型, 如构建Pt的fcc体相模型:

mdkits build_bulk Pt fcc

构建为常胞模型:

mdkits build_bulk Pt fcc --cubic

构建一个Caesium chloride结构的模型:

mdkits build_bulk CsCl cesiumchloride -a 4.123

构建一个fluorite 结构的模型:

mdkits build_bulk BaF2 fluorite -a 6.196

构建表面模型

surface用于构建常见的表面模型, 骑用法为:

mdkits build surface [ELEMENT] [SURFACE_TYPE] [SIZE]

如构建Pt的fcc111表面模型:

mdkits build surface Pt fcc111 2 2 3 --vacuum 15

构建石墨烯表面:

mdkits build surface C2 graphene 3 3 1 --vacuum 15

其他

轨迹提取

extract用于提取轨迹文件中的特定的帧, 如从frames.xyz中提取第 1000 帧到第 2000 帧的轨迹文件, 并输出为1000-2000.xyz, -r选项的参数与Python的切片语法一致:

mdkits extract frames.xyz -r 1000:2000 -o 1000-2000.xyz

或从cp2k的默认输出的轨迹文件*-pos-1.xyz文件中提取最后一帧输出为extracted.xyz(extract的默认行为):

mdkits extract

或每50帧输出一个结构到./coord目录中, 同时调整输出格式为cp2k的@INCLUDE coord.xyz的形式:

mdkits extract -cr ::50

结构文件转换

convert用于将结构文件从一种格式转换为另一种格式, 如将structure.xyz转换为out.cif(默认文件名为out), 对于不储存周期性边界条件的文件, 可以使用--cell选项指定PBC:

mdkits convert -c structure.xyz --cell 10,10,10

将structure.cif转换为POSCAR:

mdkits convert -v structure.cif

将structure.cif转换为structure_xyz.xyz:

mdkits convert -c structure.cif -o structure_xyz

数据处理

data用于对数据进行处理如:

1. --nor: 对数据进行归一化处理
2. --gaus: 对数据进行高斯过滤
3. --fold: 堆数据进行折叠平均
4. --err: 计算数据的误差棒
   等

绘图工具

plot用于绘制数据图, plot需要读取yaml格式的配置文件进行绘图, yaml文件的形式如下:

# plot mode 1
figure1:
  data:
    legend1: ./data1.dat
    legend2: ./data2.dat
  x:
    0: x-axis
  y:
    1: y-axis
  x_range: 
    - 5
    - 15

# plot mode 2
figure2:
  data:
    y-xais: ./data.dat
  x:
    0: x-axis
  y:
    1: legend1
    2: legend2
    3: legend3
    4: legend4
    5: legend5
  y_range:
    - 0.5
    - 6
  legend_fontsize: 12

# plot mode error
12_dp_e_error:
  data:
    legend: ./error.dat
  x:
    0: x-axis
  y:
    1: y-axis
  fold: dp
  legend_fontsize: 12

如上plot支持三种绘图模式, mode 1, mode 2和mode error. mode 1用于绘制多组数据文件的同一列数据对比, mode 2用于绘制同一数据文件的不同列数据对比, mode error用于绘制均方根误差图.

plot可以同时处理多个yaml文件, 每个yaml文件可以包含多个绘图配置, mode 1和mode 2的绘图配置可以自动识别, 但是error模式需要而外指定, 如:

mdkits plot *.yaml

和:

mdkits plot *.yaml --error