RG2

Crystal-space traveler

        RG²的核心功能是根据用户所提出的成键列表要求产生满足一定键长键角容差的晶体结构构型；能用于搜索边缘重构，表面重构，界面重构，超晶格界面和晶体相变等；它也可以用于帮助人们产生非等价的磁排列、原子吸附和原子掺杂等模型。

基础功能：

Ø 调用对称群（层群和空间群）产生随机结构；

Ø  根据成键列表要求，按“就近关联”原则建立商图；

Ø  保持“商图守恒”对结构进行键长和键角优化；        PS:商图染色和相变功能开发中.....

Ø  几何拓扑结构筛选和晶体结构去重复；

Ø 晶胞转换，文件类型转换和输出；

特殊功能：

Ø  框架随机：如果我们已经提前知道晶体结构的部分框架，就不需要再用完全随机的办法从头搜索结构。我们可以利用RG²提供的框架随机功能，在读入框架的基础上进行原子填充，商图关联和结构优化一系列操作流程来搜索整体上能满足几何要求的晶体结构构型；这一功能主要用于搜索边缘重构，表面重构，界面重构，超晶格界面和特殊结构设计等科研任务。

Ø  素材扰动：在RG²程序中，我们提供了读入素材（已有晶体结构）进行操作的功能；RG²可对读入的结构进行对称性弱化，商图破坏，原子扰动，商图重建和结构优化等一系列操作来实现晶体结构的搜索；这一功能的设置，可以用于对相变和相变路径的搜索；对于分子自组装，高压新物相，边缘、表面和界面重构，铁电相的搜索都十分有帮助。

Ø  元素替换或删除：在RG²程序中，我们还提供了对读入素材进行随机的（按概率）或指定的（按成键列表要求）元素替换或删除操作；这一功能的设置，可以用于对给定晶体结构进行缺陷构造（缺陷重构），原子掺杂，商熵合金相的搜索；还可以用于帮助人们分析非等价磁序。

Ø  自定义输入模式：在RG²程序中，我们还提供了以读入初结构（有区别于读入框架和素材的功能）为起点的功能；这一功能为用户提供了更灵活的初结构产生方式。例如，用户可根据自己的需要在特殊空间，如曲面，球面，柱面或其他指定区域中撒点构建初始结构，只借用RG²做商图关联和结构优化来进行晶体结构搜索；此外，这一功能还可以帮助使用者对搜索到的大量结构进行去重复和再筛选。

RG²是一套利用随机策略（Random strategy），结合群论（Group theory）和图论（Graph theory）的晶体结构搜索代码。其搜索晶体结构的基本思路和流程为：

Ø 在考虑对称性的基础上产生随机初始结构并计算结构的距离矩阵；

Ø 根据指定的成键列表（商图要求）按“就近关联”原则建立结构商图；

Ø 根据指定键长和键角标准在保持商图守恒的前提下对结构进行快速整理和优化；

Ø 根据指定的几何拓扑特征（环、成键列表、维数等）进行晶体结构筛选和输出；

总的来说，RG²能快速高效的为人们提供较合理的具有可描述结构特征的晶体结构构型。目前RG²为人们提供了三种搜索模式：完全随机、框架随机和初结构读入（初结构读入，为用户自定义搜索起点提供了可能），可用于凝聚态物理和计算材料科学中所感兴趣晶体结构求解，晶体结构预测（3配位高压氮，4配位或3-4混合配位的石墨相变产物，多配位金属或合金体系等）和功能材料设计（超硬材料，储能材料，压电材料，光催化材料等）等课题的研究。