pymatgen

# Pymatgen - Python 材料基因组学工具包 ## 概述 Pymatgen 是一个全面的 Python 材料分析库，是 Materials Project 的核心驱动力。它支持创建、分析和操作晶体结构与分子，计算相图和热力学性质，分析电子结构（能带结构、DOS），生成表面和界面，并访问 Materials Project 的计算材料数据库。支持 100 多种来自各种计算代码的文件格式。 ## 何时使用此技能 当您需要进行以下操作时，请使用此技能： - 处理材料科学中的晶体结构或分子系统 - 在不同结构文件格式（CIF, POSCAR, XYZ 等）之间进行转换 - 分析对称性、空间群或配位环境 - 计算相图或评估热力学稳定性 - 分析电子结构数据（带隙、DOS、能带结构） - 生成表面、平板模型或研究界面 - 以编程方式访问 Materials Project 数据库 - 设置高通量计算工作流 - 分析扩散、磁性或力学性能 - 使用 VASP, Gaussian, Quantum ESPRESSO 或其他计算代码 ## 快速入门指南 ### 安装 bash # 核心 pymatgen uv pip install pymatgen # 包含 Materials Project API 访问权限 uv pip install pymatgen mp-api # 扩展功能的额外依赖 uv pip install pymatgen[analysis] # 附加分析工具 uv pip install pymatgen[vis] # 可视化工具 ### 基础结构操作 python from pymatgen.core import Structure, Lattice # 从文件读取结构（自动检测格式） struct = Structure.from_file("POSCAR") # 从头创建结构 lattice = Lattice.cubic(3.84) struct = Structure(lattice, ["Si", "Si"], [[0,0,0], [0.25,0.25,0.25]]) # 写入不同格式 struct.to(filename="structure.cif") # 基础属性 print(f"化学式: {struct.composition.reduced_formula}") print(f"空间群: {struct.get_space_group_info()}") print(f"密度: {struct.density:.2f} g/cm³") ### Materials Project 集成 bash # 设置 API 密钥 export MP_API_KEY="your_api_key_here" python from mp_api.client import MPRester with MPRester() as mpr: # 通过材料 ID 获取结构 struct = mpr.get_structure_by_material_id("mp-149") # 搜索材料 materials = mpr.materials.summary.search( formula="Fe2O3", energy_above_hull=(0, 0.05) )