pymatgen：CuAu化学势边界实操

组成凸包回答给定总组成时哪些候选相能量更低；化学势图则换成元素化学势坐标，查看各候选相对应的平衡边界。本例复用鸢算科技集群已有Cu–Au实算能量，展示二元体系的终端流程。

下载六个实际能量条目、完整脚本、CSV与配图。

unzip pymatgen-phase-interface-tools-wave718-*.zip
cd pymatgen-phase-interface-tools
module load pymatgen/2026.9.24
bash results.sh
bash plot.sh

后处理环境为pymatgen2026.9.24、Python3.11、NumPy、SciPy和Matplotlib。已有DFT能量直接复用；run.sh重新分析到新建的analysis，不提交DFT。原参考数据在reference-data，图片输出到figures。

1. 准备同一参考下的条目#

cat inputs/phase-structure.json

这些条目沿用已有同方法VASP Cu–Au实例；总能量必须与表中整个晶胞组成一起输入，不能把晶胞能量配上约化后少一半原子的化学式。

元素参考为μ⁰(Cu)=−3.7302235975 eV/atom、μ⁰(Au)=−3.2221795 eV/atom。本例坐标是Δμ=μ−μ⁰，不是原始DFT绝对能量，也不是气相元素参考。

2. 建立化学势图#

python - <<'PY'
import json
from pymatgen.entries.computed_entries import ComputedEntry
from pymatgen.analysis.chempot_diagram import ChemicalPotentialDiagram
with open('inputs/phase-structure.json') as f:
    source = json.load(f)['results']
entries = [ComputedEntry(r['composition'], r['energy'], entry_id=name)
           for name, r in source.items()]
diagram = ChemicalPotentialDiagram(entries,
    formal_chempots=True, default_min_limit=-0.5)
print('坐标顺序:', [e.symbol for e in diagram.elements])
for formula, vertices in diagram.domains.items():
    print(formula, vertices)
PY

务必按diagram.elements读取数组坐标，不要假定第一个分量一定是Cu。随包CSV已明确命名delta_mu_Cu_eV和delta_mu_Au_eV。

default_min_limit=-0.5只是将绘图窗口下界设为−0.5eV，不是从材料计算得到的物理极限。窗口上界取元素析出边界0eV。

3. 读懂CuAu的实际线段#

cat reference-data/CuAu-chemical-potential-domains.csv

在本例有限候选中，CuAu平衡线段的两个端点为：

CuAu每化学式的形成能为−0.1129197775eV，线上满足：

Δμ(Cu)+Δμ(Au)=−0.1129197775eV。

对每个竞争候选，化学计量加权的Δμ和还必须不高于其形成能。本例逐端点独立核对这些等式和不等式。

这里是二元材料的平衡线段，不能把它解释成有面积的二维相区。图上Cu、Au线延伸到绘图下界，也不表示它们的物理稳定范围在那里终止。

4. 与组成凸包一起看#

cat reference-data/CuAu-finite-candidate-energies.csv
bash run.sh

CSV同时给出每个条目的形成能和距有限凸包的能量。CuAu与Cu₃Au出现在本候选集合的稳定边界；同组成的其他构型只保留最低能条目参与相边界构造。

换自己的材料时，先收集所有相关元素端点与竞争相，统一泛函、赝势、修正方案和能量归一化，再建图。有限候选不等于穷尽所有化合物，本例不宣称完整Cu–Au相图，也没有加入有限温度自由能。

继续阅读混合反应能与配比。接口见pymatgen化学势图。