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@k-morii-toridai

元素間距離のヒストグラム描画ログ

Last updated at Posted at 2024-01-10

目的：閾値の決定

結晶構造において，元素が結合を作る結合距離の最大値（閾値）を見積もる．
その際，ここで描く元素間距離のヒストグラムと，[1]を参考に決定する．

[1] スマート，L．・Ｅ．ムーア 著，河本　邦仁・平尾　一之 訳，入門　固体化学，化学同人（1996）

目標

ある元素間の距離を取得し，ヒストグラムとして描画する．

手順

作成済み一覧

  • C-O
  • N-H
  • P-H
  • Al-Cl
  • B-F
  • B-H
  • Br-O
  • Cl-O
  • C-N
  • I-O
  • N-O
  • Mn-O
  • O-H
  • S-O
  • Se-O
  • Pt-F
  • Pt-Cl
  • Pt-Br
  • Pt-I

実行ログ

pwd
/mnt/ssd_elecom_c2c_960gb/scripts/plot_PH_dist_histgram

 l
PH_dist_1d_list.npy*                               figure/                    plot_PH_dist_list.py*
Untitled.ipynb*                                    get_species_dist_list.py*  plot_some_species_dist_list.py*
Untitled1.ipynb*                                   old/                       sample_plot_CO_dist_list.py.txt*
argparse_test_for_get_species_dist_list.py*        package_file_conversion/   sample_test_files/
argparse_test_for_plot_some_species_dist_list.py*  plot_PH_box.ipynb*         test_plot_some_species_dist_list.py*
dict_chemical_symbol_and_atomname.ipynb*           plot_PH_dist_list.ipynb*

python3 get_species_dist_list.py -h

usage: get_species_dist_list.py
example: python3 get_species_dist_list.py P H P_H_existed_poscar_folder_path_list.npy

This script takes two arguments: arg1, arg2 and arg3.

positional arguments:
arg1 central_atom_symbol
arg2 neighboring_atom_symbol
arg3 npy_file_name

options:
-h, --help show this help message and exit

real 0m0.465s
user 0m0.480s
sys 0m0.655s

time python3 get_species_dist_list.py P H P_H_existed_poscar_folder_path_list.npy

100%|██████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████| 39122/39122 [19:10<00:00, 33.99it/s]

real 19m13.200s
user 102m49.486s
sys 3m4.766s

  • Al-Clの場合
time python3 get_species_dist_list.py Al Cl Al_Cl_existed_poscar_folder_path_list.npy
100%|██████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████| 577/577 [00:10<00:00, 54.87it/s]

real    0m11.970s
user    0m52.052s
sys     0m3.097s
  • B-Fの場合
time python3 get_species_dist_list.py B F B_F_existed_poscar_folder_path_list.npy

100%|████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████| 7284/7284 [03:14<00:00, 37.41it/s]

real 3m16.378s
user 17m8.520s
sys 0m36.595s

  • B-Hの場合
time python3 get_species_dist_list.py B H B_H_existed_poscar_folder_path_list.npy

100%|██████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████| 19044/19044 [09:23<00:00, 33.78it/s]
real 9m25.575s
user 50m42.864s
sys 1m40.744s

  • Br-Oの場合
time python3 get_species_dist_list.py Br O Br_O_existed_poscar_folder_path_list.npy

100%|██████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████| 12652/12652 [03:49<00:00, 55.16it/s]

real 3m51.787s
user 18m45.440s
sys 0m35.137s

  • C-Nの場合
time python3 get_species_dist_list.py C N C_N_existed_poscar_folder_path_list.npy

100%|██████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████| 211270/211270 [1:45:32<00:00, 33.36it/s]

real 106m32.147s
user 567m0.144s
sys 12m52.222s

  • I-Oの場合
time python3 get_species_dist_list.py I O I_O_existed_poscar_folder_path_list.npy

100%|████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████| 5599/5599 [02:10<00:00, 43.04it/s]

real 2m11.538s
user 10m48.081s
sys 0m31.589s

  • N-Oの場合
time python3 get_species_dist_list.py N O N_O_existed_poscar_folder_path_list.npy

100%|██████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████| 160297/160297 [1:06:30<00:00, 40.17it/s]

real 66m46.844s
user 347m38.895s
sys 8m44.726s

  • Mn-Oの場合
time python3 get_species_dist_list.py Mn O Mn_O_existed_poscar_folder_path_list.npy

100%|████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████| 5028/5028 [01:57<00:00, 42.93it/s]

real 1m58.616s
user 9m37.868s
sys 0m28.452s

  • O-Hの場合
time python3 get_species_dist_list.py O H O_H_existed_poscar_folder_path_list.npy

100%|██████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████| 207029/207029 [1:37:21<00:00, 35.44it/s]

real 99m2.295s
user 511m49.653s
sys 13m17.725s

  • Pt-Fの場合
time python3 get_species_dist_list.py Pt F Pt_F_existed_poscar_folder_path_list.npy

100%|████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████| 1085/1085 [00:37<00:00, 28.84it/s]

real 0m38.315s
user 3m30.618s
sys 0m11.448s

  • Pt-Clの場合
time python3 get_species_dist_list.py Pt Cl Pt_Cl_existed_poscar_folder_path_list.npy

100%|████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████| 2226/2226 [01:05<00:00, 34.23it/s]

real 1m5.666s
user 6m6.707s
sys 0m18.664s

  • Pt-Brの場合
time python3 get_species_dist_list.py Pt Br Pt_Br_existed_poscar_folder_path_list.npy

100%|██████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████| 381/381 [00:10<00:00, 37.35it/s]

real 0m10.768s
user 0m58.300s
sys 0m3.261s

  • Pt-Iの場合
time python3 get_species_dist_list.py Pt I Pt_I_existed_poscar_folder_path_list.npy

100%|██████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████| 340/340 [00:08<00:00, 41.60it/s]

real 0m8.732s
user 0m45.038s
sys 0m3.324s

  • S-Oの場合
time python3 get_species_dist_list.py S O S_O_existed_poscar_folder_path_list.npy

100%|██████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████| 42415/42415 [19:10<00:00, 36.87it/s]

real 19m14.713s
user 98m13.273s
sys 3m31.454s

  • Se-Oの場合
time python3 get_species_dist_list.py Se O Se_O_existed_poscar_folder_path_list.npy

100%|████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████| 2224/2224 [00:48<00:00, 45.69it/s]

real 0m50.146s
user 4m0.258s
sys 0m12.605s

  • Cl-Oの場合
time python3 get_species_dist_list.py Cl O Cl_O_existed_poscar_folder_path_list.npy

100%|██████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████| 37770/37770 [13:19<00:00, 47.24it/s]

real 13m21.999s
user 68m33.039s
sys 1m42.773s

描画したヒストグラムと閾値の決定

  • P-H

Histgram_of_Phosphorus-Hydrogen_bond_distances_under5.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Phosphorus-Hydrogen_bond_distances_under4.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Phosphorus-Hydrogen_bond_distances_under3.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Phosphorus-Hydrogen_bond_distances_under2.0_100dpi_s6.png

[1]にホスホニウムイオンの熱化学半径は，1.71Åと記載されている．
またヒストグラムから，1.7Å以下に，山型でかつ離れて小島のような分布が確認できる．
これらより，ホスホニウムイオンのリンと水素の結合間距離の最大値（閾値）を，1.7Åと見積もった．

  • Al-Cl

Histgram_of_Aluminium-Chlorine_bond_distances_under5.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Aluminium-Chlorine_bond_distances_under4.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Aluminium-Chlorine_bond_distances_under3.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Aluminium-Chlorine_bond_distances_under2.0_100dpi_s6.png

[1]にテトラクロロアルミン酸イオンの熱化学半径は，2.81Åと記載されている．
またヒストグラムから，2.6Å以下に，山型でかつ離れて小島のような分布が確認できる．
これらより，ホスホニウムイオンのリンと水素の結合間距離の最大値（閾値）を，2.8Åと見積もった．

  • B-F

Histgram_of_Boron-Fluorine_bond_distances_under5.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Boron-Fluorine_bond_distances_under4.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Boron-Fluorine_bond_distances_under3.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Boron-Fluorine_bond_distances_under2.0_100dpi_s6.png

[1]にテトラフルオロホウ酸イオンの熱化学半径は，2.18Åと記載されている．
またヒストグラムから，1.8Å以下に，山型でかつ離れて小島のような分布が確認できる．
これらより，テトラフルオロホウ酸イオンのホウ素とフッ素の結合間距離の最大値（閾値）を，2.0Åと見積もった．

  • B-H

Histgram_of_Boron-Hydrogen_bond_distances_under5.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Boron-Hydrogen_bond_distances_under4.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Boron-Hydrogen_bond_distances_under3.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Boron-Hydrogen_bond_distances_under2.0_100dpi_s6.png

[1]に水素化ホウ酸イオンの熱化学半径は，1.79Åと記載されている．
またヒストグラムから，1.5Å以下に，山型でかつ離れて小島のような分布が確認できる．
これらより，水素化ホウ酸イオンのホウ素と水素の結合間距離の最大値（閾値）を，1.8Åと見積もった．

  • Br-O

Histgram_of_Bromine-Oxygen_bond_distances_under5.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Bromine-Oxygen_bond_distances_under4.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Bromine-Oxygen_bond_distances_under3.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Bromine-Oxygen_bond_distances_under2.0_100dpi_s6.png

[1]に臭素酸イオンの熱化学半径は，1.40Åと記載されている．
またヒストグラムから，1.9Å以下に，山型でかつ離れて小島のような分布が確認できる．
これらより，臭素酸イオンの臭素と酸素の結合間距離の最大値（閾値）を，1.9Åと見積もった．

  • Cl-O

Histgram_of_Chlorine-Oxygen_bond_distances_under5.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Chlorine-Oxygen_bond_distances_under4.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Chlorine-Oxygen_bond_distances_under3.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Chlorine-Oxygen_bond_distances_under2.0_100dpi_s6.png

[1]に過塩素酸イオンの熱化学半径は，2.26Åと記載されている．
またヒストグラムから，2.0Å以下に，山型でかつ離れて小島のような分布が確認できる．
これらより，過塩素酸イオンの塩素と酸素の結合間距離の最大値（閾値）を，2.0Åと見積もった．

  • C-N

Histgram_of_Carbon-Nitrogen_bond_distances_under4.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Carbon-Nitrogen_bond_distances_under3.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Carbon-Nitrogen_bond_distances_under2.0_100dpi_s6.png

  • I-O

Histgram_of_Iodine-Oxygen_bond_distances_under5.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Iodine-Oxygen_bond_distances_under4.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Iodine-Oxygen_bond_distances_under3.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Iodine-Oxygen_bond_distances_under2.0_100dpi_s6.png

[1]にヨウ素酸イオンの熱化学半径は，1.08Åと記載されている．
またヒストグラムから，2.2Å以下に，山型の分布が確認できる．
これらより，ヨウ素酸イオンのヨウ素と酸素の結合間距離の最大値（閾値）を，2.2Åと見積もった．

  • N-O

Histgram_of_Nitrogen-Oxygen_bond_distances_under5.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Nitrogen-Oxygen_bond_distances_under4.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Nitrogen-Oxygen_bond_distances_under3.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Nitrogen-Oxygen_bond_distances_under2.0_100dpi_s6.png

[1]に硝酸イオンの熱化学半径は，1.65Åと記載されている．
またヒストグラムから，1.5Å以下に，山型の分布が確認できる．
これらより，硝酸イオンの窒素と酸素の結合間距離の最大値（閾値）を，1.6Åと見積もった．

  • Mn-O

Histgram_of_Manganese-Oxygen_bond_distances_under5.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Manganese-Oxygen_bond_distances_under4.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Manganese-Oxygen_bond_distances_under3.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Manganese-Oxygen_bond_distances_under2.0_100dpi_s6.png

[1]にマンガン酸イオンの熱化学半径は，2.15Åと記載されている．
またヒストグラムから，2.75Å以下に，山型でかつ離れて小島のような分布が確認できる．
これらより，マンガン酸イオンのマンガンと酸素の結合間距離の最大値（閾値）を，2.8Åと見積もった．

  • S-O

Histgram_of_Sulfur-Oxygen_bond_distances_under5.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Sulfur-Oxygen_bond_distances_under4.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Sulfur-Oxygen_bond_distances_under3.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Sulfur-Oxygen_bond_distances_under2.0_100dpi_s6.png

[1]に硫酸イオンの熱化学半径は，2.44Åと記載されている．
またヒストグラムから，1.8Å以下に，山型でかつ離れて小島のような分布が確認できる．
これらより，硫酸イオンの硫黄と酸素の結合間距離の最大値（閾値）を，2.0Åと見積もった．

  • Se-O

Histgram_of_Selenium-Oxygen_bond_distances_under5.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Selenium-Oxygen_bond_distances_under4.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Selenium-Oxygen_bond_distances_under3.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Selenium-Oxygen_bond_distances_under2.0_100dpi_s6.png

[1]にセレン酸イオンの熱化学半径は，2.35Åと記載されている．
またヒストグラムから，2.0Å以下に，山型でかつ離れて小島のような分布が確認できる．
これらより，セレン酸イオンのセレンと酸素の結合間距離の最大値（閾値）を，2.3Åと見積もった．

  • Pt-F

Histgram_of_Platinum-Fluorine_bond_distances_under5.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Platinum-Fluorine_bond_distances_under4.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Platinum-Fluorine_bond_distances_under3.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Platinum-Fluorine_bond_distances_under2.0_100dpi_s6.png

[1]に六フッ化白金(IV)イオンの熱化学半径は，2.82Åと記載されている．
またヒストグラムから，2.3Å以下に，山型でかつ離れて小島のような分布が確認できる．
これらより，六フッ化白金(IV)イオンの白金とフッ素の結合間距離の最大値（閾値）を，2.3Åと見積もった．

  • Pt-Cl

Histgram_of_Platinum-Chlorine_bond_distances_under5.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Platinum-Chlorine_bond_distances_under4.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Platinum-Chlorine_bond_distances_under3.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Platinum-Chlorine_bond_distances_under2.0_100dpi_s6.png

[1]にヘキサクロリド白金(IV)酸イオンの熱化学半径は，2.99Åと記載されている．
またヒストグラムから，2.6Å以下に，山型でかつ離れて小島のような分布が確認できる．
これらより，ヘキサクロリド白金(IV)酸イオンの白金と塩素の結合間距離の最大値（閾値）を，2.6Åと見積もった．

  • Pt-Br

Histgram_of_Platinum-Bromine_bond_distances_under5.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Platinum-Bromine_bond_distances_under4.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Platinum-Bromine_bond_distances_under3.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Platinum-Bromine_bond_distances_under2.0_100dpi_s6.png

[1]にヘキサブロミド白金(IV)酸イオンの熱化学半径は，3.28Åと記載されている．
またヒストグラムから，2.75Å以下に，山型でかつ離れて小島のような分布が確認できる．
これらより，ヘキサブロミド白金(IV)酸イオンの白金と臭素の結合間距離の最大値（閾値）を，2.8Åと見積もった．

  • Pt-I

Histgram_of_Platinum-Iodine_bond_distances_under5.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Platinum-Iodine_bond_distances_under4.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Platinum-Iodine_bond_distances_under3.0_100dpi_s6.png

Histgram_of_Platinum-Iodine_bond_distances_under2.0_100dpi_s6.png

[1]にヘキサヨウ化白金(IV)酸イオンの熱化学半径は，3.28Åと記載されている．
またヒストグラムから，2.9Å以下に，山型でかつ離れて小島のような分布が確認できる．
これらより，ヘキサヨウ化白金(IV)酸イオンの白金とヨウ素の結合間距離の最大値（閾値）を，2.9Åと見積もった．

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