Markdown排版：【VASP实用脚本】 Materials Studio中*.xsd转换POSCAR 以及 POSCAR转换*.xsd的脚本

之前介绍过一个很实用的 Materials Studio Perl 脚本：xsd2pos.pl。

它可以把 Materials Studio 的 .xsd 结构转换成 VASP 使用的 POSCAR 格式，同时把 Materials Studio 中固定的原子转换成 POSCAR 中的 F F F，自由原子转换成 T T T。

原来的 xsd2pos.pl 已经非常实用，尤其适合表面、吸附、界面等需要固定部分原子的计算。

这次在原脚本的基础上又做了一些扩展，最终整理成三个比较实用的版本：

xsd2pos_single.pl

 xsd2pos_batch.pl

 pos2xsd.pl

分别用于：

单个 XSD → POSCAR

批量 XSD → POSCAR

POSCAR → XSD

这样 Materials Studio 和 VASP 之间就可以比较方便地进行双向结构转换。

一、回顾原版 xsd2pos.pl

原始 xsd2pos.pl 的使用方式很简单。

例如脚本中设置：

my $filename = "KNiOH";

如果 Materials Studio 中存在：

KNiOH.xsd

运行后会生成：

KNiOH.txt

其中内容就是 VASP POSCAR 格式。

原脚本最实用的地方，是可以读取 Materials Studio 中已经设置好的固定原子信息。

例如固定原子自动转换为：

F F F

自由原子转换为：

T T T

因此在 Materials Studio 中建好表面模型并固定好底层原子之后，可以直接转换成 VASP 使用的结构，不需要再手动寻找并修改固定原子。

不过原版也有几个使用上的小问题：

每次需要手动修改文件名；

一次只能处理一个 XSD；

输出坐标精度相对较低；

缺少部分输入检查；

只能 XSD → POSCAR，不能反向转换。

因此后面整理了下面三个版本。

二、xsd2pos_single.pl：单文件 XSD → POSCAR

这个版本可以理解为原 xsd2pos.pl 的增强版。

使用时只需要设置：

my $input = "test1.xsd";

运行后自动生成：

test1.xsd → test1.txt

相比原版，主要增加了以下功能：

晶格和坐标输出到 12 位小数；自动检查 UnitCell、原子数量和晶格；自动整理分数坐标到 0～1 范围；自动生成同名 .txt 文件；没有固定原子时不再强制写 Selective Dynamics；支持不同的元素排序方式；自动显示 POTCAR 应该采用的元素顺序。

例如运行完成后会显示：

Elements: H O NiCounts: 12 8 4POTCAR order must match: H -> O -> Ni

如果只是偶尔转换一个 Materials Studio 结构，推荐使用：

xsd2pos_single.pl

三、xsd2pos_batch.pl：批量 XSD → POSCAR

如果一个文件夹中有很多 XSD，一个一个修改文件名和运行脚本就比较麻烦。

例如文件夹中有：

test1.xsd

test2.xsd

test3.xsd

使用 xsd2pos_batch.pl 后，可以一次生成：

test1.txt

test2.txt

test3.txt

使用时只需要修改脚本中的文件夹路径，例如：

my $folder = q{D:\VASP\structures};

脚本会自动扫描这个文件夹中的所有 .xsd 文件，然后逐个转换。

例如：

D:\VASP\structures\test1.xsd

D:\VASP\structures\test2.xsd

D:\VASP\structures\test3.xsd

运行后会在同一个目录生成：

D:\VASP\structures\test1.txt

D:\VASP\structures\test2.txt

D:\VASP\structures\test3.txt

运行过程中会显示每个文件的转换情况，例如：

CREATED: D:\VASP\structures\test1.txtFILE SIZE: 3256 bytesOK

最后还会统计：

Success: 3

Failed: 0

如果其中某一个 XSD 出现问题，也不会影响其他文件继续转换，同时会显示失败原因。

这个版本比较适合：

一批表面模型；一批吸附构型；不同掺杂结构；大量 Materials Studio 模型；高通量计算前的结构准备。

如果结构比较多，推荐直接使用：

xsd2pos_batch.pl

四、pos2xsd.pl：POSCAR → Materials Studio XSD

前两个脚本解决的是：

Materials Studio → VASP

pos2xsd.pl 则解决反方向的问题：

VASP → Materials Studio

例如：

POSCAR.txt → POSCAR.xsd

使用时设置：

my $folder = q{D:\VASP\structures};my $input_name = "POSCAR.txt";

运行后自动生成：

POSCAR.xsd

五、pos2xsd.pl 支持的功能

目前这个脚本可以：

读取 POSCAR 晶格；读取元素和原子数量；支持 Direct 坐标；支持 Cartesian 坐标；读取 Selective Dynamics；把 F F F 恢复为 Materials Studio 固定原子；自动 Calculate Bonds；自动设置为 Ball and Stick；自动生成同名 XSD。

例如 POSCAR 中有：

Selective DynamicsDirect

0.100000 0.200000 0.300000 F F F

0.200000 0.300000 0.400000 F F F

0.300000 0.400000 0.500000 T T T

那么前两个 F F F 原子在转换成 XSD 后，会重新成为 Materials Studio 中真正的固定原子。

生成 XSD 后，可以在 Materials Studio 中选择：

Display StyleAtomColor byConstraint

查看哪些原子被固定。

这对于表面模型尤其方便。

六、自动 Calculate Bonds 和 Ball and Stick

POSCAR 本身没有 Materials Studio 中的 Bond 信息。

所以普通结构转换之后，经常还需要手动执行一次 Calculate Bonds。

pos2xsd.pl 已经把这一步自动加入。

转换完成后会自动执行 Calculate Bonds，同时把显示方式设置成 Ball and Stick。

因此生成的 XSD 打开之后基本可以直接查看，不需要再手动计算一次 Bond。

七、三个脚本怎么选？

如果只转换一个 XSD：

使用 xsd2pos_single.pl

如果需要批量转换一个文件夹中的多个 XSD：

使用 xsd2pos_batch.pl

如果需要把 POSCAR 重新转换回 Materials Studio：

使用 pos2xsd.pl

整体工作流可以理解为：

Materials Studio XSD↓xsd2pos_single.pl 或 xsd2pos_batch.pl↓POSCAR↓VASP 计算↓POSCAR / CONTCAR↓pos2xsd.pl↓Materials Studio XSD

也就是说，从原来的：

Materials Studio → VASP

扩展成了：

Materials Studio ↔ VASP

八、使用时需要注意的几个问题

1. POSCAR 和 POTCAR 的元素顺序必须一致

例如生成的 POSCAR 元素顺序是：

H O Ni

那么 POTCAR 也必须按照：

HONi

的顺序拼接。

xsd2pos_single.pl 和 xsd2pos_batch.pl 在运行完成后都会提示元素顺序。

1. 生成的 .txt 本质上就是 POSCAR 格式

例如：

test1.txt

里面已经是标准的 POSCAR 内容。

真正计算之前可以根据自己的习惯把它改名为：

POSCAR

1. POSCAR → XSD 建议使用带元素名称的 VASP 5 格式

例如：

Ni O H4 8 2

如果 POSCAR 中只有：

4 8 2

而没有元素名称，那么仅靠 POSCAR 本身无法可靠判断具体是什么元素，因此脚本不会自动猜测。

1. 部分方向固定目前还不能完整恢复

目前 pos2xsd.pl 可以可靠恢复：

F F FT T T

如果是：

T T FF T T

这种只固定某一个或两个方向的情况，目前不会自动转换成完全固定。

这样处理主要是为了避免改变原来的计算约束。

九、总结

原来的 xsd2pos.pl 已经非常实用，特别适合 Materials Studio 建模之后直接生成带固定原子信息的 POSCAR。

在此基础上，现在整理成三个版本：

xsd2pos_single.plxsd2pos_batch.plpos2xsd.pl

分别对应：

单文件转换；批量转换；反向转换。

如果平时经常需要在 Materials Studio 和 VASP 之间来回处理结构，这三个脚本基本可以覆盖常见的使用场景。

目前整体已经可以实现：

Materials Studio XSD↓POSCAR↓VASP↓POSCAR / CONTCAR↓Materials Studio XSD

后续如果继续完善，主要还有两个方向：

第一，T T F、F T T 等部分方向约束的完整恢复；

第二，POSCAR → XSD 时进一步自动控制 Ball and Stick 的显示参数。

目前版本以稳定转换以及尽量正确保留结构和约束信息为主。

链接 : https://pan.baidu.com/s/1kRPMyCy7i_ivHLEjK7erOw?pwd=1234 提取码: 1234

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