nap パッケージで用いるpythonモジュール群.
どのpythonスクリプトも大抵 -h
オプションをつけて実行すればヘルプが表示される.
atom.py
以下のように,元素名を指定して実行すると,それらの元素に関するいくつかの情報を表示する.
mendeleev というパッケージを使うとより豊富な情報を表示してくれる.参考までに.
napsys.py
ファイル形式の変換(convert)や原子構造ファイルの解析(analyze)を行う.
convert
上記の例では,POSCARファイルをpmd形式の「pmdini」という名前のファイルに変換している.
「-h」オプションを付けて実行するとヘルプが表示される. 現在対応しているフォーマットは,以下.
- pmd
- POSCAR
- dump
- xsf
毎回 /path/to/nappy/napsys.py
をタイプするのが面倒な人は,環境変数 PATH
に ~/bin/
を登録しておいて,スクリプトへのリンクを貼る.
こうすることでシステム内のどこからでも napsys.py
とタイプするだけで実行できるようになる(Linux/Unix/macOS).
analyze
このようにセル情報を表示してくれる.
POSCARにすでに元素情報が入っていても,現状では --specorder=Li,Zr,P,O
のように元素を指定しなければならない.
vasp/prepare.py
POSCARファイルを指定して,このスクリプトを実行すると,VASP計算に必要な以下のファイルを作成してくれる.
- INCAR
- KPOINTS
- POTCAR
-h
をつけて実行するとヘルプが表示され,VASP計算に関するいくつかの指定ができることが分かる.VASP計算に関するメモは http://ryokbys.web.nitech.ac.jp/vasp.html などを参照のこと.
POTCARは,VASPが提供しているPOTCARのセットをどこかに置いておき,そこを参照するように指定する.デフォルトでは,~/local/vasp/potpaw_PBE
というディレクトリに各種元素の擬ポテンシャル情報が置かれているとしている.--potcar-dir
オプションで指定することもできる.
vasp/vasprun2fp.py
VASP計算の結果から,各MDステップもしくは各構造緩和ステップにおけるエネルギー,力,応力などを抽出する.-h
でオプションを確認できる.
MDもしくは構造緩和をした(C,O,Hの)系の場合,
このようにして,指定したディレクトリ(./
)にあるvasprun.xml
から,各ステップのデータを抽出し,00001
,00002
…というディレクトリに格納する.
Jupyter notebook で利用する
nappy パッケージがインストールされていることを前提としている.インストールは,nap doc に書かれているように,napのルートディレクトリ(pmdやnappyのディレクトリがあるところ)で,下記コマンド実行する.
モジュールのロード
下記のようにして nappy パッケージを読み込む.(実際には nappy.napsys.NAPSystem
クラスを利用する)
ファイルの読み書き
- バージョンが古いと上のやり方ができないのでエラーが出ると思われる.
- ファイルの読み込みと同時に
NAPSystem
オブジェクトを作成し,nsys
に代入する. nappy.io.write()
関数はファイル名から形式を推測してファイルに書き出す.
NAPSystem オブジェクト
nsys
という名前に代入された NAPSystem
オブジェクトは次のデータを持っている.
- alc : 格子ベクトルに掛ける因子
- a1,a2,a3 : 格子ベクトル(これに alc を掛けると実格子ベクトル).numpy array オブジェクト.
- specorder : この系における元素の順番
- atoms : 原子情報(pandas.DataFrameオブジェクト)
とすることで,nsys オブジェクトがどのような変数や関数を持っているか見ることができる.
以下のいくつかの例でこれらを説明する.
analyze information
上で説明したanalyze情報を表示することができる.
specorder
上のように元素名のリストとなっている.
atoms
Jupyter notebookで,
とすると,下図のようなpandas.DataFrameの中身が出力される.
この各行が各原子に対応しており,インデックスは0から始まっている. 各列の情報は以下:
- pos : 各原子の座標
- vel:速度.読み込んだファイルに情報がなければ0.
- frc:力.読み込んだファイルに情報がなければ0.
- sid:原子の species ID.nsys.specorder に対応(1,2,3,…).
add_atoms
原子(群)を追加する.次のように,元素情報と座標情報を指定して追加する.
速度や力なども同時に指定したければオプション指定可能.
pandas.DataFrame の使い方の例
8番原子の座標を取得する.
ただし,原子インデックスは 0 から始まることに注意.
元素番号2の原子データを抽出する
特定原子の座標を変更する
これをファイルに出力すれば,原子座標の値を変更して,原子を操作するpythonスクリプトが完成する.