这篇文章主要完成了Vampire，vdc，Povray的安装，以及使用这些工具完成1. Ni的温度-磁化率quxian 2. FM-AFM双层sc结构的构造与磁矩模拟方法
Vampire是原子间尺度（Atomistic）磁性模拟软件，并非第一性原理计算（Ab-initio）软件。
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安装Vampire
Vampire不像VASP是第一性原理计算，不需要VASP那样多使用服务器上的几十个Core并行运算，一般的家用PC就可以跑得动。
我使用的个人电脑均为Windows 10系统，而科学计算软件一般在Linux下都比较顺手，因此使用WSL（Windows Subsystem Linux）进行安装使用。
安装参考link，以及上面链接中Manual的推荐。在WSL的自己用户目录下（cd ~）操作（或者你喜欢的目录）：
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| git clone git://github.com/richard-evans/vampire.git #这里可能有坑，看下面
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将github上代码克隆下来准备编译。（没有git的请sudo apt-get install git）
注意（这里貌似有坑）： 上面使用git clone编译后对后面的vdc功能似乎造成了影响，所以，建议使用download页面中的：Zip文件link 直接进行源码下载并编译！
（使用个人电脑进行运算，不需要并行。如果需要并行，我会安装在学校服务器上，并需要mpi环境）
以后如果需要运行Vampire，则在自己工作目录下，准备好相关的input xxx.mat文件后运行
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| vampire目录/vampire-serial
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实验一（Ni）
这里是尝试重复官网Workshop中Day1（PDF_link）的Ni磁化率曲线。
Vampire运行至少需要两个文件，input与xxx.mat(material意思)
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| #-----------------------------------------
# Creation attributes:
#-----------------------------------------
create:crystal-structure=fcc
create:periodic-boundaries-x
create:periodic-boundaries-y
create:periodic-boundaries-z
#-----------------------------------------
# System Dimensions:
#-----------------------------------------
dimensions:unit-cell-size = 3.524 !A
dimensions:system-size-x = 4.0 !nm
dimensions:system-size-y = 4.0 !nm
dimensions:system-size-z = 4.0 !nm
#-----------------------------------------
# Material Files:
#-----------------------------------------
material:file=Ni.mat
#-----------------------------------------
# Simulation attributes:
#-----------------------------------------
sim:temperature=300
sim:minimum-temperature=0
sim:maximum-temperature=800
sim:temperature-increment=25
sim:time-steps-increment=1
sim:equilibration-time-steps=1000
sim:loop-time-steps=1000
#-----------------------------------------
# Program and integrator details
#-----------------------------------------
sim:program=curie-temperature
sim:integrator=monte-carlo
#-----------------------------------------
# Data output
#-----------------------------------------
output:real-time
output:temperature
output:magnetisation
output:magnetisation-length
output:mean-magnetisation-length
|
Ni.mat file
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| #--------------------------------------------------
# Number of Materials
#--------------------------------------------------
material:num-materials=1
#--------------------------------------------------
# Material 1 Nickel Generic
#--------------------------------------------------
material[1]:material-name=Ni
material[1]:damping-constant=0.01
material[1]:exchange-matrix[1]=2.757e-21
material[1]:atomic-spin-moment=0.606 !muB
material[1]:uniaxial-anisotropy-constant=5.47e-26
material[1]:material-element=Ni
|
然后就可以运行：
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| vampire目录/vampire-serial
|
output file
得到的结果在output中：
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| #----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
# Output file for vampire simulation
# time : 2020-03-04 15:41:45 process id : 1747
# hostname : 310Z-HK
# path : /home/kaihuang/vampire-test
# version : 5.0.1
# githash : 6dbac264cb70f1aa723736c1f7f1ef55aabcdef1
#----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
2e-12 0 0 0 1 1 1 1
4e-12 25 -0.0110833 0.0279752 0.999547 0.9866 0.9866 0.986502
6e-12 50 -0.0428672 -0.0485014 0.997903 0.972436 0.972436 0.972492
………………………………………………
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可以看出，output下部的每一行数据对应input Data output中的内容，
- 第1个：real time（对mont carlo方法，时间无意义）
- 第2个：temperature
- 第3-6个：3-5是magnetisation在三个方向的值（且是单位矢量），第6个是磁矩模长，（具体的看Manual）
- 第7个：还是磁矩模长，其实重复了
- 第8个：mean-magnetisation-length，具体的看Manual吧。
安装vdc
VDC: Vampire data convertor
在Vampire的主目录下，
完成后，使用方式即在工作目录下，运行
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| vampire目录/util/vdc/vdc --xyz
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这里--xyz选项表示输出成.xyz文件（一种三维物体文件格式），我目前知道还有标签--povray。
若运行vampire目录/util/vdc/vdc不加任何标签，同样可以得到.pov文件。
**貌似有的坑：**已经在上面Vampire安装部分提到，如果用git clone下载源码，可能导致编译出来vdc运行时报错，如：
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碰到这种情况，建议就是通过Zip文件link 重新进行源码下载并编译！（反正挺快的）
安装POV-Ray
这里是尝试按照官网Workshop中Day2（PDF-link）最后几页slide，同时参考GitHub上POV-Ray的官方文档（link）
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| git clone https://github.com/POV-Ray/povray.git
cd povray/
cd unix/
./prebuild.sh
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这里运行./prebuild.sh发现缺少一些库，所以安装了：
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| sudo apt-get install autoconf
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而后，按照ReadMe-link的建议把下列库全部装上：
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| libboost-dev
libboost-date-time-dev
libboost-thread-dev
zlib1g-dev
libpng12-dev #看下面
libjpeg8-dev #看下面
libtiff5-dev #看下面
libopenexr-dev
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全部sudo apt-get install了，但是注意libpng12-dev貌似已经没有了（？），用libpng-dev：
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| sudo apt-get install libpng-dev
sudo apt-get update -y
sudo apt-get install -y libjpeg-dev
sudo apt-get install -y libtiff-dev
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最后编译安装：
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| cd ..
./configure COMPILED_BY="your name <email@address>"
make
sudo make install # 不加sudo又是一个坑。
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实验二（制作bilayer）
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| #---------------------------------------------------
#system dimensions
#---------------------------------------------------
dimensions:system-size-x=4 !nm
dimensions:system-size-y=4 !nm
dimensions:system-size-z=10 !nm
dimensions:unit-cell-size=3.5 !A
#---------------------------------------------------
# Creation attributes
#---------------------------------------------------
create:crystal-structure=sc
create:periodic-boundaries-x
create:periodic-boundaries-y
#---------------------------------------------------
# Material files
#---------------------------------------------------
material:file=bilayer.mat
#---------------------------------------------------
# Simulation attributes
#---------------------------------------------------
sim:temperature=0.1
sim:total-time-steps=11000
sim:time-steps-increment=1000
sim:program=time-series
sim:integrator=monte-carlo
#---------------------------------------------------
# Data output
#---------------------------------------------------
output:time-steps
output:temperature
output:material-magnetisation
config:atoms
config:atoms-output-rate=10
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config的存在目的就是：输出计算过程中的磁矩结构（spin snapshot）
bilayer.mat file
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| #---------------------------------------------------
# Number of Materials
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material:num-materials=2
#---------------------------------------------------
# Material 1 Ferromagnetic Layer
#---------------------------------------------------
material[1]:material-name=FM
material[1]:damping-constant=1.0
material[1]:exchange-matrix[1]=11.2e-21
material[1]:exchange-matrix[2]=11.2e-21
material[1]:atomic-spin-moment=2.0 !muB
material[1]:uniaxial-anisotropy-constant=-1.0e-24
material[1]:material-element=Ag
material[1]:minimum-height=0.0
material[1]:maximum-height=0.5
material[1]:initial-spin-direction=1,0,0
#---------------------------------------------------
# Material 2 Anti-ferromagnetic Layer
#---------------------------------------------------
material[2]:material-name=FM
material[2]:damping-constant=1.0
material[2]:exchange-matrix[1]=11.2e-21
material[2]:exchange-matrix[2]=-11.2e-21
material[2]:atomic-spin-moment=2.0 !muB
material[2]:uniaxial-anisotropy-constant=-1.0e-24
material[2]:material-element=Fe
material[2]:minimum-height=0.5
material[2]:maximum-height=1.0
material[2]:initial-spin-direction=random
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material[2]:exchange-matrix[1]=11.2e-21表示材料2对材料1的交换积分（1对2，2对1，都是一样的）
output file
vdc
运行
如果这里你报错了，恭喜踩到坑，请不要git clone，而是Download页面下载源码重新编译。
使用vdc生成.xyz文件，然后就能用VESTA打开啦！
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Povray画图
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