pymatgen

用途：pymatgen（Python Materials Genomics）是面向材料科学的综合 Python 库，也是 Materials Project 的底层支撑工具，适合处理晶体结构与分子体系、开展高通量计算工作流。

主要能力：

1. 结构与分子操作：从文件自动识别格式读取（如 Structure.from_file("POSCAR")），也可从晶格参数、空间群或坐标直接构建；支持超胞、元素替换、原胞化等变换。
2. 格式转换：支持 CIF、POSCAR、XYZ 等 100 多种格式互转，可使用 struct.to(filename="structure.cif") 或脚本 python scripts/structure_converter.py POSCAR structure.cif 批量转换。
3. 对称性与局域环境分析：SpacegroupAnalyzer 获取空间群、晶系，CrystalNN 计算配位数与近邻。
4. 相图与热力学：结合 Materials Project 条目构建 PhaseDiagram，计算 energy above hull 与分解产物。
5. 电子结构：解析 VASP 的 vasprun.xml，获取能带结构、带隙和态密度并绘图。
6. 表面与界面：SlabGenerator 生成指定 Miller 指数表面，WulffShape 构建 Wulff 形貌，AdsorbateSiteFinder 寻找吸附位点。
7. 数据库访问：通过 mp-api 的 MPRester 按化学式、化学体系或性质过滤检索材料、结构与能带。
8. 计算输入生成：为 VASP 生成 MPRelaxSet、MPStaticSet、MPNonSCFSet 输入，也支持 Gaussian、Quantum ESPRESSO 等。
9. 其他分析：XRD 衍射图谱、弹性张量、磁性排序枚举等。

使用方式：安装核心库用 uv pip install pymatgen；需访问 Materials Project 时加装 mp-api，并设置环境变量 export MP_API_KEY="your_api_key_here"。还可按需安装 pymatgen[analysis]、pymatgen[vis]。附带脚本与参考文档提供常见任务示例。

适用场景：材料科学与计算材料学中的结构建模、格式转换、稳定性与电子结构分析、表面吸附研究及高通量工作流搭建。

限制：资料未说明具体版本兼容范围、性能上限与商业支持情况，暂未提供；文中示例的数值与参数需按实际体系调整。