LatticeInfer

通过哈密顿量反推晶格结构

输入 input

矩阵 Hamiltonian

逐行粘贴方阵,空白分隔;支持复数,如 1-1j。

高级参数

自动:先按网格同构证明,证不出按近邻数估计并标 ~;手动:按所选维度直接布局。

绝对阈值,不随矩阵缩放:振幅 ≤ 它的跃迁按 0 处理;太大丢弱耦合,太小噪声连成键。

按振幅分近邻层的层数上限;分层较多时调大。

每轴格点数(如 5,4 或 3x3x3);乘积须等于矩阵维数,不符则忽略。

就绪

结构视图 structure

尚未推断

等待推断

  1. 选示例,或粘贴矩阵
  2. 点 运行推断(Ctrl+Enter)
  3. 在右栏看结果

结果 results

推断结果仅供参考:结构与坐标都是从矩阵反推的候选,不是测量,采用前请核实。

尚无结果

运行推断后,这里给出结构判定与壳层;图例与更多依据在折叠块里。

关于 about

跃迁项中蕴含一张晶格。 输入哈密顿量矩阵,即可读出原子间的连接关系,判定晶格类型(蜂窝、方格、kagome……),并绘制结构图。

快速上手

  1. 选择示例,或粘贴哈密顿量方阵:元素以空白分隔,逐行书写。
  2. 点击 运行推断(或按 Ctrl+Enter)。
  3. 中部查看结构图,右栏查看结构判定与置信度;点图区右上「下载」可导出 PNG / SVG / PDF。
  • 原子旁默认标注其行列编号(自 0 起,与 H[i,j] 下标一致);可用工具栏「编号」关闭,导出图片与屏显一致。
  • 基矢在格点上叠了内禀自由度、且叠放方式被证明时(同构份 + 已证轨道对),工具栏出现「隐藏内禀自由度」:按下即切到格点视图——每对已证轨道并成一个点、同构份只画一份,自旋与轨道等自由度照此隐藏;它是服务器随结果一并算好的第二张图——推断、得分与全基矢图都不受影响,导出与屏显一致。
  • 拖动栏目之间的分隔条可调整宽度(下次打开仍保持);点右上角「恢复栏宽」恢复默认。

快捷键

操作按键
运行推断Ctrl / ⌘+Enter
放大 / 缩小+ −
重置视角0
平移(2D)/ 旋转(3D)← ↑ → ↓
调整栏宽(先 Tab 到分隔条)← →,Shift 加大步长,Home 恢复默认
关闭弹层Esc

「运行推断」与「关闭弹层」全局有效;其余快捷键需对应区域先获得焦点(点一下图区,或按 Tab 聚焦分隔条)。

结果解读

  • 连接关系可靠:成键关系由矩阵中的非零跃迁项直接确定。
  • 原子间距仅为示意:矩阵不含距离信息,图中间距无物理含义(图区标有「示意几何」标记)。
  • 先看置信度与前提假设:置信度仅统计有证据支持的判据;维度分证明与未证明标注;单位间距等先验假设列于「前提假设」。
  • 推断结果仅供参考:结论由单个矩阵反推而得,是候选而非测量,采用前请核实。
推理原理

紧束缚模型 H = Σi εi|i⟩⟨i| + Σ⟨ij⟩ tij|i⟩⟨j| 中,跃迁系数 tij 编码三项信息:相邻关系、耦合强度与相位。本工具反向解读这三项信息:复原连接,识别晶格类型,绘制结构图。

五步流程

  1. 连边 — 非零跃迁项判定为相邻;每条边记录振幅与相位。
  2. 分近邻 — 按振幅落差将跃迁分层;「第一近邻」指耦合最强的一层,而非距离最近。
  3. 定维度与坐标 — 与标准网格比对:匹配则坐标经过证明;不匹配则采用示意布局,并标注「未证明」。
  4. 命名 — 仅依据最近邻层:统计配位数、判定两色、确定最小环长。
  5. 绘图 — 坐标与配色由后端确定;屏显与导出按同一规则生成,两者一致。

识别晶格看连接图案,不看振幅强弱

振幅大不等于距离近。凭三个特征即可区分常见晶格:配位数(每个格点的键数)、两色(格点可分为两组,且所有键跨组连接)、最小环长(最小闭合环包含的格点数):

晶格配位数两色最小环长
honeycomb 蜂窝3是6
square 方格4是4
kagome4否3
triangular 三角6否3

配位数取最大值而非中位数:有限样品边缘的配位数偏低,中位数会把方格误判为蜂窝。

为什么矩阵无法确定距离:行列数相同的正方格与长方格,连接图案完全相同, 矩阵无法区分——因此所报名称为晶格类型(连接图案名),不含间距。

示意布局如何展开

与标准网格不匹配时,坐标只能由拟合给出;但仅约束键长的拟合对形状不敏感——晶格可以整体皱缩,而所有键长保持不变。因此分两步:

  • 先展开:按拓扑距离(两格点之间最少经过的键数)设定坐标,使拓扑相距远的格点不被画在一起(Kamada–Kawai,晶格绘图的经典方法)。
  • 再精修:按键长与近远程分层微调坐标;任意两点至少保持半个键长的间距,不得重合;不连通的各子图(如 BHZ 的两个自旋扇区)按声明的间距定位。

展开仅保证「拓扑距离远,图上距离也远」;间距本身仍无物理含义。