从一个实例中学习python中的排列组合的实现

ZrO2中掺杂Y元素

一个96原子的晶胞，去掉一个氧空位，再取代两个Zr原子，就是一个通用的YSZ模型（95 原子）。

但是Y与Vo的相对位置，是一个麻烦。

Y的掺杂会不会带来晶胞大小的变化。我这里的处理是根据以往的文献，确定一个可能的构型。

然后考虑一下掺杂对晶胞尺寸带来的影响，然后就定了，Y再换其他位置也认为不会再影响了。（因为比起相对位置，肯定有无Y原子才是影响的大头）

确定了晶胞尺寸，结构优化后，再把Y换成Zr。然后随机取代，最终确定$C_{32}^2$个结构，计算单点能，用于机器学习势学习。

代码

由大G老师支持。

from ase.io import read
from ase.io.vasp import write_vasp
from itertools import combinations
import os

at = read('POSCAR')


# 找到所有 Zr 原子的索引
zr_indices = [i for i, atom in enumerate(at) if atom.symbol == 'Zr']
print(f"找到 {len(zr_indices)} 个 Zr 原子")

# 创建保存目录
os.makedirs("ZrO_Y2_structures", exist_ok=True)

# 枚举所有 Zr 的两两组合，逐个替换为 Y
for count, (i, j) in enumerate(combinations(zr_indices, 2)):
    new_at = at.copy()
    new_at[i].symbol = 'Y'
    new_at[j].symbol = 'Y'

    # 写入文件    
    subdir = f"ZrO_Y2_structures/{count}"
    os.makedirs(subdir, exist_ok=True)
    filename = os.path.join(subdir, "POSCAR")
    write_vasp(filename, new_at,direct=True,sort=True)
    print(f"写入结构：{filename}")

print(f"共生成 {count + 1} 个结构。")

combations类是python中实现组合的高效方式。参数为一个列表，一个长度。返回一个包含若干元组的列表。

for count, (i, j) in enumerate(combinations(zr_indices, 2)):

这里用（i，j）对一个元组进行了解包。