lammps声子谱配置与计算

发表于 2022-03-01 更新于 2024-08-31 分类于物理阅读次数：本文字数： 1.2k 阅读时长 ≈ 5 分钟

使用LAMMPS计算声子谱，有相关开源软件，很方便，如果没有计算机知识，配置起来很麻烦

如果对lammps源码编译安装完全不懂，先看这个 Linux系统源码编译安装LAMMPS

其实也就是安装依赖、下载源码、散步编译就ok，下面简单写一下

lammps依赖

为了能输出视频，对于ubuntu20.04需要安装依赖，顺带配置一下python支持，GPU就不配置了

1	sudo -E apt-get install git python3-pip build-essential cmake automake libtool -y;

lammps对python的支持

1	sudo apt install python3-pip -y

lammps视频输出

1	sudo apt install ffmpeg gzip -y

lammps并行支持

1	sudo apt install libopenmpi-dev openmpi-bin openmpi-common openmpi-doc

lammps声子依赖

1	sudo apt install fftw3 libfftw3-dev libfftw3-bin -y

其中岂不是还缺一些东西，我也记不清了，安装时出现报错了直接百度，基本能找到

编译安装lammps

下载源码

1	git clone https://github.com/lammps/lammps.git

编译

1	cmake -D PKG_PHONON=on -D PKG_KSPACE=on -D PKG_MANYBODY=yes -D -D BUILD_SHARED_LIBS=on -D LAMMPS_EXCEPTIONS=on -D PKG_PYTHON=on ../cmake

其中 PKG_MANYBODY 为我用的势能所需

声子色谱

我这里用的方法是上海交大的老师开源程序

lammps相关命令的接口为 fix_phonon，也就是这个页面：PHONON，可以看到其中的说明，示例文件在这里 phonon，相关的开源主页在 lingtikong-phana，clone 下来

1	git clone https://github.com/lingtikong/phana

其实直接使用编译好的文件 precompiled/phana 也行，可以跳过安装，直接进入测试步骤：重复示例。(但是我喜欢自己编译)

安装

这个库，编译时依赖四个库 clapack/3.2.1、tricubic/1.0、spglib/1.9.7、fftw/3.3.7，其中 clapack 和 tricubic是必须的

如果是mac，先自己百度把 brew 配置好，然后终端输入如下命令，安装 gcc、libtool、automake

1	brew install gcc libtool automake

phana依赖

lib 文件夹里，直接按照 README编译 clapack 和 tricubic

如果要修改依赖的安装路径，比如 MAC电脑，建议安装到 /usr/local/opt 而不要安装到 /opt：每个./configure 后面的安装路径修改一下，并且 Makefile 里面的 /opt/ 也对应修改一下

编译phana

如果是linux，这一步不建议，直接跳过自己编译，MAC电脑必须自己编译。

编译phana退项目根目录，只要两个必须库，需要注释掉几行代码，打开Makefile，

注释掉spglib/1.9.7、fftw/3.3.7相关的

# # spglib, used to get the irreducible q-points
# # if SFLAG is not set, spglib won't be used.
# SFLAG  = -DUseSPG
# SPGINC = -I/opt/spglib/1.9.7/include/spglib
# SPGLIB = -L/opt/spglib/1.9.7/lib -lsymspg

# # FFTW 3， used to deduce the force constants in real space
# # if FFLAG is not set, fftw won't be used.
# FFLAG  = -DFFTW3
# FFTINC = -I/opt/fftw/3.3.7/include
# FFTLIB = -L/opt/fftw/3.3.7/lib -lfftw3

然后直接输入sudo make等待生成phono即可

高级

另外两个库spglib/1.9.7、fftw/3.3.7也可以编译进去

依赖

这个项目不支持最新版的spglib，建议都按照对应的版本吧，版本信息都是在 Makefile 里查看到的

spglib

点我去这下载1.9.7，别问我怎么知道的，多学习git与github

# 下载解压
wget https://github.com/spglib/spglib/archive/refs/tags/v1.9.7.zip

unzip v1.9.7.zip && cd spglib-1.9.7

# 查看怎么编译
cat ./README.md

# 预编译，这些步骤需要automake libtool，前面已经安装了
mkdir m4 && aclocal && autoheader && libtoolize && touch INSTALL NEWS README AUTHORS && automake -acf && autoconf

# 编译安装
./configure --prefix=/opt/spglib/1.9.7 && make && sudo make install

fftw

去官网下载3.3.7版本

wget https://fftw.org/pub/fftw/fftw-3.3.7.tar.gz

tar xzvf fftw-3.3.7.tar.gz && cd fftw-3.3.7

./configure --prefix=/opt/fftw/3.3.7 && make -j && sudo make install

完全编译

回到刚才项目的根目录，不要注释 之前的那几行了

然后 make 编译，直至结束并出现 phana 这个文件，此时安装的那些依赖已经不需要了，只要这个可执行文件就可以了

重复示例

把lammps 文件夹里的 examples/PACKAGES/phonon 复制到一个新的地方，然后打开

in.graphene: lammps脚本文件
SiC.tersoff：势能
data.pos：lammps模型（一个10*10菱形的石墨烯）
map.in：石墨烯模型的晶格划分，每一列的含义分别是：
这个晶胞位于x轴第几个 y轴第几个 z轴第几个这个原子是这个晶胞的第几个原子原子编号
0 0 0 0 1
0 0 0 1 2
1 0 0 0 3
1 0 0 1 4
2 0 0 0 5
in.disp: 刚才编译的phana用这个文件以及lmp模拟生成的文件可以生成disp.dat和pdisp.gnuplot，声子这一块我还没弄明白，后面学习一下再补充

这个晶胞位于x轴第几个	这个原子是这个晶胞的第几个原子	原子编号
0	0	1
0	1	2
1	0	3
1	1	4
2	0	5

就只有这5个文件需要，其他的都是生成的

你可以运行一下模拟，也可以只是测试一下方才编译的phana

模拟·

1
2
3

lmp -in in.graphene
# 也可以并行，6指的是你的cpu核心数，而不是线程数，不要超线程
mpirun -np 6 lmp -in in.graphene

这一步只是为了生成

测试

1	phana Graphene.bin.6000000 < in.disp

生成

1	disp.dat和pdisp.gnuplot

自动画图需要这个

1	sudo apt install gnuplot

然后

1	gnuplot pdisp.gnuplot

结束，生成图片 pdisp.eps 电脑一般都能打开，是个矢量图

本文作者：yuhldr
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