material studio 可以做螺位错吗，怎么做？ 第1页

问题问的太模糊了，啥叫可以做？是可以建模还是可以计算？打算用什么方法计算？MD还是DFT?

用Materials Studio进行位错建模比较难，除非你愿意一个原子一个原子的手动施加位移，否则我建议你用atomsk^[1]来建模，edge, screw, mix, loop都可以建，支持isotropic 和 anisotropic solution，并且兼容主流模拟软件的文件格式。

MD算位错很简单，大部分位错模拟的研究也都是用MD。用的最多的软件大概是lammps^[2]，atomsk建好模型后输出成lmp格式，lammps中用read_data读入就行。但是，MD模拟的结果完全依赖于势函数的准确性，没有势函数或者势函数不合适就完全没法做。

DFT虽然没有势函数的限制，但用DFT算位错却很麻烦，因为位错的elastic field是长程的，远超DFT能处理的极限（指KS-DFT, OF-DFT则是另一个故事了）。因此用DFT算位错需要对边界进行特殊处理。

有不少文献中直接用周期性边界条件，但由于位错会带来原子数错配，一个盒子中至少需要包含两个方向相反的位错(dislocation dipole)才能满足周期性条件。此外，由于周期镜像之间会有不容忽略的elastic interaction，往往需要建成quadrupole，使得相反方向近邻位错的elastic filed正好抵消。

固定边界条件实现起来最简单，根据弹性力学求出位错附近位移场的解析解，施加于整个体系，然后固定住边界处的几层原子就行。固定边界条件的问题在于，位错芯区往往是严重偏离解析解的（解析上常常假设位错在滑移面上的宽度为0，实际上这个宽度可能有一两个nm），因此需要有足够远的距离才能保证解析解的准确性，但DFT的尺度往往满足不了这个距离要求。

还有一种叫弹性边界条件，基本原理是先算出非边界原子的受力，然后基于晶格格林函数反推消除这部分力所需的弹性位移场，不断进行负反馈迭代，直到内部原子受力趋于0为止。弹性边界条件需要自己写代码实现，并且要预先计算出体系的力常数矩阵和晶格格林函数矩阵，很是繁琐，但好处是算得比较准，artificial的东西比较少。

如果打算用DFT的话，前两年David Rodney有篇综写的不错^[3]，建议看一看。

参考

1. ^ https://atomsk.univ-lille.fr/index.php
2. ^ https://lammps.sandia.gov/
3. ^Ab initio modeling of dislocation core properties in metals and semiconductors https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1359645416307492