晶格与晶胞操作

用于处理晶格参数、坐标转换和晶胞操作的函数。

Source: src/lib/structure/lattice-ops.ts, src/lib/structure/pbc.ts

晶格表示

晶格以 3x3 矩阵存储，其中行向量为晶格矢量（pymatgen 约定）：

matrix = [
  [a1, a2, a3],   // a-vector
  [b1, b2, b3],   // b-vector
  [c1, c2, c3]    // c-vector
]

分数坐标到笛卡尔坐标转换：xyz = M^T * abc

核心函数

参数转换

// Convert lattice parameters to 3x3 matrix
params_to_matrix(a, b, c, alpha, beta, gamma): number[][]

// Extract lattice parameters from matrix
matrix_to_params(matrix): { a, b, c, alpha, beta, gamma }

坐标转换

// Cartesian (xyz) to fractional (abc) coordinates
cartesian_to_fractional(xyz, lattice_matrix): number[]

// Fractional (abc) to Cartesian (xyz) coordinates
fractional_to_cartesian(abc, lattice_matrix): number[]

Cell Manipulation

// Update specific lattice parameters
update_lattice_params(structure, { a?, b?, c?, alpha?, beta?, gamma? }): Structure

// Apply a 3x3 transformation matrix to the lattice
apply_transform_matrix(structure, transform): Structure

// Rotate/scale/shear lattice
transform_lattice(structure, matrix): Structure

// Ensure right-handed coordinate system
ensure_right_handed(lattice_matrix): number[][]

Vacuum & Bounding Box

// Add vacuum layer along a direction (for slab preparation)
add_vacuum_layer(structure, vacuum_thickness, direction): Structure

// Wrap a molecule in an orthogonal bounding box
wrap_molecule_in_box(structure, padding): Structure

周期性边界条件

// Wrap fractional coordinates to [0, 1) range
wrap_to_unit_cell(structure): Structure

// Find atoms near cell edges that need periodic images
find_image_atoms(structure, tolerance): ImageAtom[]

// Generate PBC image atoms for visualization
get_pbc_image_sites(structure): Site[]

交互式晶格编辑

LatticePane 组件（LatticePane.svelte）提供编辑晶格参数的界面：

• 直接输入 a、b、c（单位 Angstrom）以及 alpha、beta、gamma（单位度）
• 实时更新三维可视化
• 应用变换矩阵
• Volume display

约定

• 晶格矩阵的行为晶格矢量（pymatgen 约定）
• 角度在用户界面中使用度，内部使用弧度
• Lengths are in Angstroms
• 强制使用右手坐标系 — (a x b) . c > 0