pymatgen：离线原型识别

想确认手里的结构更接近金刚石、面心立方还是岩盐型，可以先做原型匹配，再决定后续建模和计算。本例使用已有实际Si、Cu、NaCl几何，运行pymatgen的离线AFLOW原型库匹配，不查询在线数据库。

下载结构、原型结果、替位候选和完整脚本。

unzip pymatgen-prototypes-wave707-*.zip
cd pymatgen-prototypes
bash results.sh

1. 使用哪个接口#

环境为pymatgen2026.9.24、Python3.11、pandas、NumPy/SciPy。本例使用PrototypeDatabaseMatcher。旧名称AflowPrototypeMatcher在该版本仍可调用，但已提示弃用，新的脚本采用当前接口。

module load pymatgen/2026.9.24

把下面保存为identify.py：

import pandas as pd
from pymatgen.core import Structure
from pymatgen.analysis.prototypes import AFLOW_PROTOTYPE_LIBRARY
from pymatgen.analysis.prototypes.matcher import PrototypeDatabaseMatcher

matcher = PrototypeDatabaseMatcher(pd.DataFrame(AFLOW_PROTOTYPE_LIBRARY))
for name in ['Si', 'Cu', 'NaCl']:
    structure = Structure.from_file('inputs/POSCAR-' + name)
    matches = matcher.get_prototypes(structure)
    print(name, [entry['tags'] for entry in matches] if matches else [])

python identify.py

2. 实际匹配到什么#

这里的A4为金刚石型，A1为面心立方型，B1为岩盐型。Pearson符号中的原子数描述相应常规晶胞；Si或NaCl输入是2原子原胞时，匹配到cF8并不表示文件偷偷多了6个原子。

cat reference-data/Pymatgen-prototype-identification.csv
cat inputs/POSCAR-NaCl

该输入的晶格与坐标为：

ActualNaClDFTgrid;rigidshiftcontrol,postprocessingonly
1.0
0.0000000000000000e+00 2.8500000000000001e+00 2.8500000000000001e+00
2.8500000000000001e+00 0.0000000000000000e+00 2.8500000000000001e+00
2.8500000000000001e+00 2.8500000000000001e+00 0.0000000000000000e+00
Cl Na
1 1
Direct
5.0000000000000000e-01 5.0000000000000000e-01 5.0000000000000000e-01
0.0000000000000000e+00 0.0000000000000000e+00 0.0000000000000000e+00

3. 匹配结果能说明稳定性吗#

不能。原型匹配比较结构几何及原型映射，不计算总能、压力、形成能或相变温度。不同元素可能共享同一种原型，同一材料也可能因应变、缺陷和对称性降低而匹配不到库中条目。

默认初始相对晶格长度容差0.2、位点容差0.3、角度容差5°，它们属于结构匹配流程，不是声子稳定性或能量精度标准。多候选时保存全部标签；无匹配时保留空结果，不能强行贴上最想要的原型。

修改自己的结构路径后，先核对晶格、坐标单位、周期性和占位。对带真空的二维模型，不应为了匹配三维体相原型而删除真空或改变结构。

4. 接着生成候选结构#

资料包的完整run.sh还会执行下一篇的带氧化态替位推荐：

bash run.sh
ls analysis
ls models

它仅做离线分类和几何生成，不提交DFT任务。使用新的解压目录，避免覆盖已经生成的模型。

阅读替位候选与初始模型。接口说明见pymatgen原型模块。