Atomsk选项与结构变换实操
41类可用选项的实际命令，包含筛选、应变、应力、缺陷初始场及边界检查。
阅读本篇目录
下载本组输入、脚本、参考输出与高清图。解压后使用新的工作目录；examples保存各例输入，reference保存实际结果。
1 先准备模型，再选操作#
Atomsk 0.13.1用于生成、变换和分析原子结构，不执行电子结构或能量优化。当前构建使用GFortran 13.3、OpenMP、LAPACK/BLAS 3.12.1；这里的小模型使用单线程，配套检查/绘图使用已有ASE和NumPy环境。Atomsk本身运行在CPU上。
module purge
module load atomsk/0.13.1 gpumdkit/1.5.8
atomsk --create fcc 4.05 Al -duplicate 2 2 2 base.cfg
得到32原子FCC Al，晶胞三边均为8.1 Å、体积531.441 ų。这里的晶格常数用于教学；换成自己的材料时，应使用与势函数或泛函一致的晶格参数。
直接运行单个下载实例：
python run.py option_shift
输出在work/option_shift。脚本拒绝覆盖已有目录；再次计算请复制一份新的资料包。批量运行所有示例：
sbatch run.sbatch all
这个批处理使用现有P100队列中的CPU资源，并不表示Atomsk有GPU加速。提交前可按自己获配分区调整SBATCH头部。不要把建模输出当成已经弛豫的结构。
2 每种选项的实际命令#
以下命令中的输入都在对应examples/option_名称目录。分别复制到新目录运行，避免不同操作覆盖同一个result.cfg。每个命令单独使用自己的原始结构，表格不是要求按行串联执行。
addatom：增加1个Cu，32→33原子#
atomsk base.cfg -add-atom Cu at 1 1 1 result.cfg
addshells：为32个Cl添加壳，64个离子核保留#
atomsk nacl.cfg -add-shells Cl result.gin
alignx：将旋转晶胞首矢量对齐x#
atomsk rotated.cfg -alignx result.cfg
bindshells：将Cl壳与对应离子核配对#
atomsk shells.gin -bind-shells result.gin
cell：只增加z方向真空，8.1→13.1 Å#
atomsk base.cfg -cell add 5 z result.cfg
center：将质量中心移到晶胞中心#
atomsk base.cfg -center com result.cfg
crack：施加I型连续弹性位移，尚未弛豫#
atomsk base.cfg -crack I stress 1 '0.513*BOX' '0.527*BOX' z y 30 .3 result.cfg
cut：切掉z>4.05 Å，保留24原子#
atomsk base.cfg -cut above '0.5*BOX' z result.cfg
deform：x拉伸1%，横向缩短0.3%#
atomsk base.cfg -deform x .01 .3 result.cfg
disloc：108原子定向FCC中的正负螺位错初始场#
atomsk --create fcc 4.05 Al orient '[-112]' '[1-11]' '[110]' -duplicate 3 3 2 -dislocation '.253*BOX' '.513*BOX' screw z y 2.8637824638 -dislocation '.753*BOX' '.513*BOX' screw z y -2.8637824638 result.cfg
disturb：每坐标分量随机位移不超过0.01 Å#
atomsk base.cfg -disturb .01 result.cfg
duplicate：32→128原子#
atomsk base.cfg -duplicate 2 2 1 result.cfg
fix：z<2 Å原子写固定标签#
atomsk base.cfg -select below 2 z -fix all result.cfg
fractional：输出无量纲分数坐标#
atomsk base.cfg -fractional result.xyz
mirror：以x=4.05 Å为镜面#
atomsk base.cfg -mirror '.5*BOX' x result.cfg
options：显式create模式读取选项文件#
atomsk --create fcc 4.05 Al -duplicate 2 2 2 -options options.txt result.cfg
orient：旋转晶体取向，保持原子间距离#
atomsk base.cfg -orient '[100]' '[010]' '[001]' '[010]' '[-100]' '[001]' result.cfg
orthocell：HCP Mg转为4原子正交胞#
atomsk --create hcp 3.21 5.213 Mg -orthogonal-cell result.cfg
properties：先速度后marker，保留全部32项#
atomsk base.cfg -properties velocities.txt -properties properties.txt result.cfg
rebox：按切割后模型重新估计边界#
atomsk base.cfg -cut above '.5*BOX' z -rebox result.cfg
reducecell：完整FCC超胞缩至4原子常规胞#
atomsk base.cfg -reduce-cell result.cfg
rmatom：移除1号原子，32→31#
atomsk base.cfg -rmatom 1 result.cfg
rmd：移除0.03 Å近重复原子，33→32#
atomsk close.cfg -remove-doubles .1 result.cfg
rmprop：删除marker，保留结构#
atomsk base.cfg -properties properties.txt -rmprop marker result.cfg
rmshells：移除Cl壳，保留64个离子核#
atomsk shells.gin -remove-shells Cl result.gin
roll：绕z将x方向弯曲10度#
atomsk base.cfg -roll X 10 Z result.cfg
rotate：绕z旋转30度#
atomsk base.cfg -rotate z 30 result.cfg
roundoff：把坐标舍入到0.01 Å网格#
atomsk shifted.cfg -round-off xyz .01 result.cfg
select：选1–8号Al替换成Cu#
atomsk base.cfg -select 1:8 -substitute Al Cu result.cfg
separate：推开距离小于0.1 Å的原子对#
atomsk close.cfg -separate .1 .1 result.cfg
shift：平移(0.2,0.1,0.05) Å#
atomsk base.cfg -shift .2 .1 .05 result.cfg
sort：按z坐标降序排列#
atomsk base.cfg -sort z down result.cfg
spacegroup：单个对称独立Al由225号空间群生成4个FCC位置#
atomsk asymmetric.cfg -spacegroup 225 result.cfg
stress：按给定教学弹性矩阵施加1 GPa xx应力#
atomsk base.cfg -properties elastic.txt -stress xx 1 result.cfg
substitute：32个Al全部替换为Cu#
atomsk base.cfg -substitute Al Cu result.cfg
swap：交换x/z轴#
atomsk strained.cfg -swap x z result.cfg
torsion：绕z施加随z变化的5度扭转#
atomsk base.cfg -torsion z 5 result.cfg
unit：Å→nm数值转换，输出extended XYZ#
atomsk base.cfg -unit A nm result exyz
unskew：减少晶胞倾斜并回包#
atomsk skewed.cfg -unskew -wrap result.cfg
velocity：生成300 K尺度的随机速度样本#
atomsk base.cfg -velocity 300 result.cfg
wrap：把超出边界的原子回包#
atomsk base.cfg -shift 9 -9 17 -wrap result.cfg
3 选择区域和集合，再执行替换/删除#
实际测试了球、柱、长方体、随机、索引、模运算和集合交并差：
atomsk base.cfg -select in sphere 4 4 4 3 -substitute Al Cu sphere.cfg
atomsk base.cfg -select in box -0.1 -0.1 -0.1 4.1 4.1 4.1 -substitute Al Cu box.cfg
atomsk base.cfg -select 1:16 -select intersect 9:24 -substitute Al Cu intersection.cfg
atomsk base.cfg -select 1:8 -rmatom select vacancy-group.cfg
球形选中13原子；交集选中8原子；移除1–8号后剩24原子。长方体边界是严格开区间，正好位于面上的原子不算内部。本安装版空选择可能被清空并恢复为选择全部，因此先看终端“selected”的数量，再执行替换或删除；不要把空选择当成“什么也不改”。
4 应变与应力：先明确物理输入#
-deform x 0.01 0.3直接规定几何应变；本例得到三边8.181、8.0757、8.0757 Å。剪切使用：
atomsk base.cfg -deform xy 0.02 shear.cfg
应力需要弹性矩阵。下载的elastic.txt是正定、各向同性的教学矩阵，不是Al实验常数：
elastic Voigt
100 100 100
40 40 40
30 30 30
单位GPa。对xx=1 GPa解线性弹性方程，εxx=0.01296296、εyy=εzz=−0.00370370，实际三边为8.205、8.070、8.070 Å。正式计算应替换为材料对应取向的弹性矩阵。
5 建模后再检查#
-cell add只改晶胞，不应与应变缩放混淆。设置完整z基矢长度用-cell set 12 H3；本版的正交轴set 12 z不用于此操作。-rebox重新估计边界，本例切片后得到12.15、12.15、8.1 Å，因此不能替代保留固定周期晶胞的薄层建模。
-reduce-cell p在完整FCC晶体上得到1原子原胞，基矢长2.863782 Å；带缺陷或无序模型不要期待它自动恢复完美晶体。弯曲、扭转、裂纹、位错和多晶输出都需要下游弛豫；连续弹性位移场不提供位错芯稳定性或断裂韧性。
随机操作未提供这里统一固定的随机种子；再次执行应比较数量和位移范围，不要求随机坐标逐原子相同。
本版-options示例使用显式--create模式。已有结构若需要固定操作链，可直接把同样的选项写在命令行或脚本中。更多参数定义参见官方选项清单。