用C语言构建简单的石墨烯六边形模型（附带边界条件）

一个非常简单的石墨烯模型构建，可以做一些小的分子动力学模拟。六边形模型很容易构造，关键是处理周期边界上的原子。可供物理学，材料学方面的本科生和硕士低年级参考。

效果图：

头文件head.h:

#define N 40 //40个原子
#define dx 2.4595121  //水平方向上两个原子的距离
#define dy 0.71
#define bd 1.42 //键长
#define bds 2.0164void lattic(double c[2][N]);struct nearest  //与一个原子相邻的三个原子
{int p;int n1;int n2;int n3;
};

晶体模型构造：

#include"head.h"void lattic(double c[2][N])
{int i, j, m, k, l;int q, w, e, r, t;int cir;int ii = 0;int jj = 0;/*生成x坐标*/for (m = 0; m < 2; m++){for (i = 0; i < 2; i++){c[0][ii] = 0;for (j = 0; j < 5; j++){c[0][ii + 1] = c[0][ii] + dx;ii++;}}for (k = 0; k < 2; k++){c[0][ii] = dx / 2;for (l = 0; l < 5; l++){c[0][ii + 1] = c[0][ii] + dx;ii++;}}}/*生成y坐标*/for (q = 0; q < 5; q++){c[1][q] = 0;}e = 1;jj = 5;for (w = 0; w < N / 5 - 1; w++){if (0 != e % 2){for (r = 0; r < 5; r++){c[1][jj] = c[1][jj - 5] + bd;jj++;}}else{for (t = 0; t < 5; t++){c[1][jj] = c[1][jj - 5] + dy;jj++;}}e++;}
}

最后加上main函数：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<math.h>
#include<time.h>
#include"head.h"double sq(double x1, double x2, double y1, double y2)
{return (x1-x2)*(x1-x2)+(y1-y2)*(y1-y2);
}void main()
{double c[2][N];double bc[2][20];double con[2][N+20];int qw,er;int i,j=0;int ii;int jj;int q,w;int nc1,nc2,nc3;lattic(c); double dis;int store[3];int kk;int op;int te;struct nearest near3[N];for (i = 0; i < N; i++){if (c[0][i] == 0)  //left-->right{bc[0][j] = 5 * dx;bc[1][j] = c[1][i];j++;}if (c[0][i] >10) //right-->left{bc[0][j] = 0 - dx/2;bc[1][j] = c[1][i];j++;}if (c[1][i] == 0) //bottom-->top{bc[0][j] = c[0][i];bc[1][j] = (bd+dy)*4;j++;}if (c[1][i] >6.60 ) //top-->bottom{bc[0][j] = c[0][i];bc[1][j] = 0-dy;j++;}}bc[0][18] = -dx/2;bc[1][18] = -dy;bc[0][19] = 5 * dx;bc[1][19] = (bd + dy) * 4;/*put all points in a array*/for(qw=0;qw<N;qw++){con[0][qw]=c[0][qw];con[1][qw]=c[1][qw];}for(er=N;er<N+20;er++){con[0][er]=bc[0][er-N];con[1][er]=bc[1][er-N];}/*for(q = 0; q < N+20; q++){    printf("%lf\t%lf\n",con[0][q],con[1][q]);}*//*the nearest 3 atoms around a atoms*/for (q = 0; q < N; q++){kk=0;for (w = 0; w < N+20; w++){if ((c[0][q] == con[0][w]) && (c[1][q] == con[1][w])) continue; dis = sq(c[0][q], con[0][w], c[1][q], con[1][w]);if(dis<2.1) {store[kk]=w;kk++;}}              for(op=0;op<3;op++){  if(c[0][q]==con[0][store[op]]) near3[q].n1=store[op];   /*store bonds information*/if(c[0][q]> con[0][store[op]]) near3[q].n2=store[op];if(c[0][q]< con[0][store[op]]) near3[q].n3=store[op];}}c[0][11]=5.0;c[1][11]=2.8;c[0][12]=7.4;c[1][12]=2.8;for(te=0;te<N;te++){    near3[te].p=te;printf("%lf\t%lf\n",c[0][near3[te].p],c[1][near3[te].p]);        /*ouput the data for plot*/printf("%lf\t%lf\n",con[0][near3[te].n1],con[1][near3[te].n1]);printf("\n");printf("%lf\t%lf\n",c[0][near3[te].p],c[1][near3[te].p]);printf("%lf\t%lf\n",con[0][near3[te].n2],con[1][near3[te].n2]);printf("\n");printf("%lf\t%lf\n",c[0][near3[te].p],c[1][near3[te].p]);printf("%lf\t%lf\n",con[0][near3[te].n3],con[1][near3[te].n3]);printf("\n");}
}

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