Pymatgen (Python Materials Genomics) is a robust, open-source Python library for materials analysis.

使用pymatgen进行扩胞非常简单，具体操作如下：

1. 先导入pymatgen库的Structure类：

   from pymatgen import Structure

2. 然后读入想要扩胞的晶体结构，CIF格式、POSCAR格式都可以，pymatgen可以自动识别：

   structure = Structure.from_file('./CsPbI3_mp-1069538_primitive.cif')

   可以用 print(structure) 打印看一下结构，结果如下：

   Full Formula (Cs1 Pb1 I3)
   Reduced Formula: CsPbI3
   abc   :   6.414145   6.414145   6.414145
   angles:  90.000000  90.000000  90.000000
   Sites (5)
   #  SP      a    b    c
   ---  ----  ---  ---  ---
   0  Cs    0.5  0.5  0.5
   1  Pb    0    0    0
   2  I     0    0    0.5
   3  I     0    0.5  0
   4  I     0.5  0    0

3. 扩胞操作，例如扩成 $2 \times 2 \times 2$ 的超胞：

   structure.make_supercell(scaling_matrix=[2, 2, 2], to_unit_cell=False)

   再用 print(structure) 打印看一下扩胞后的结构，结果如下：

   Full Formula (Cs8 Pb8 I24)
   Reduced Formula: CsPbI3
   abc   :  12.828290  12.828290  12.828290
   angles:  90.000000  90.000000  90.000000
   Sites (40)
   #  SP        a     b      c
   ---  ----  -----  ----  -----
   0  Cs     0.25  0.25   0.25
   1  Cs     0.25  0.25   0.75
   2  Cs     0.25  0.75   0.25
   3  Cs     0.25  0.75   0.75
   4  Cs     0.75  0.25   0.25
   5  Cs     0.75  0.25   0.75
   6  Cs     0.75  0.75   0.25
   7  Cs     0.75  0.75   0.75
   8  Pb     0     0      0
   9  Pb     0     0      0.5
   10  Pb    -0     0.5   -0
   11  Pb    -0     0.5    0.5
   12  Pb     0.5   0     -0
   13  Pb     0.5   0      0.5
   14  Pb     0.5   0.5   -0
   15  Pb     0.5   0.5    0.5
   16  I      0     0      0.25
   17  I      0     0      0.75
   18  I     -0     0.5    0.25
   19  I     -0     0.5    0.75
   20  I      0.5   0      0.25
   21  I      0.5   0      0.75
   22  I      0.5   0.5    0.25
   23  I      0.5   0.5    0.75
   24  I     -0     0.25  -0
   25  I     -0     0.25   0.5
   26  I     -0     0.75  -0
   27  I     -0     0.75   0.5
   28  I      0.5   0.25  -0
   29  I      0.5   0.25   0.5
   30  I      0.5   0.75  -0
   31  I      0.5   0.75   0.5
   32  I      0.25  0     -0
   33  I      0.25  0      0.5
   34  I      0.25  0.5   -0
   35  I      0.25  0.5    0.5
   36  I      0.75  0     -0
   37  I      0.75  0      0.5
   38  I      0.75  0.5   -0
   39  I      0.75  0.5    0.5

   可以看到已经扩胞成功了。

   高级用法：这个方法中的 scaling_matrix 参数有三种输入方式：

   1. 一个 $3 \times 3$ 矩阵。例如 scaling_matrix=[[2, 1, 0], [0, 3, 0], [0, 0, 1]]，则会将晶胞扩成 $a' = 2a + b, b' = 3b, c' = c$ 的超胞。
   2. 一个3维向量。例如 scaling_matrix=[2, 1, 1]，则会将晶胞扩成 $2a \times b \times c$ 的超胞，等价于 scaling_matrix=[[2, 0, 0], [0, 1, 0], [0, 0, 1]]。（我们的例子用的就是这个方法）
   3. 也可以只输入一个数字。例如 scaling_matrix=2，等价于scaling_matrix=[2, 2, 2]。

4. 然后我们可以扩胞后的结构存为文件，这里我们存为POSCAR格式：

   structure.to(fmt='POSCAR', filename='new_structure.vasp')

   PS：如果要存为CIF格式，只要将 fmt='POSCAR' 改为 fmt='cif'，然后文件扩展名对应改一下，即可。

• 完整代码如下：

  from pymatgen import Structure
  
  structure = Structure.from_file('./CsPbI3_mp-1069538_primitive.cif')
  structure.make_supercell(scaling_matrix=[2, 2, 2], to_unit_cell=False)
  structure.to(fmt='POSCAR', filename='new_structure.vasp')

  用VESTA查看结果，如下：