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lhtlx95新蟲 (小有名氣)
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[求助]
用castep進行結構優(yōu)化的遇到的一些問題
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各位蟲友： 本人最近在做有關層狀硅酸鹽的第一性原理計算，應用的軟件是MS中的castep，由于接觸第一性原理時間不長，在結構優(yōu)化過程中遇到了一些問題，希望得到同行前輩的指點，小弟先謝過了！ 1、根據(jù)我看到的相關資料，在利用castep進行計算時，需要對參數(shù)（主要是截斷能和K點）進行收斂性測試。在論壇中一個帖子上，有同行提到“將體系總能量和晶格常數(shù)組為幾何優(yōu)化的目標物理量，但能量截斷值大于某一能量值或k點取樣達到一定密度時，總能量和晶格常數(shù)將趨于一穩(wěn)定值”，請問各位蟲友，收斂性測試具體如何進行？比如，通過什么具體的方法得到晶格常數(shù)對K點采樣的穩(wěn)定值。 2、在一篇相關的文獻中看到：“The pseudopotentials we used for Si, Al, and O were generated with the core electrons treated using the same Perdew -Wang 91 GGA as for the valence electrons in contrast to the common practice of generating pseudopotentials using the LDA then using the GGA approximation for valence electrons�！� 此論文也用的是castep方法，請問各位蟲友，在castep中如何選擇各元素的贗勢，是不是如下圖，在potentials選項卡中選擇，那么同一元素不同的贗勢有什么區(qū)別，以及如何選擇芯電子和價電子的贗勢？ 3、我所要計算的模型葉臘石的分子式為[Al4Si8O20(OH)4]，請問此結構在做結構優(yōu)化時是否需要考慮自旋極化，如果需要考慮的話，是否需要用LDA+U的方法以及initial spin如何設定？或者能夠推薦相關的資料或者書籍，謝謝。 4、結構優(yōu)化后的結果和實驗結果對比的話，根據(jù)大家的經(jīng)驗，一般模擬的晶格參數(shù)與實驗結果相差多少時就認為模擬的結果是合理的？ potentials.jpg |
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8樓2012-11-12 09:38:10
【答案】應助回帖
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感謝參與，應助指數(shù) +1
WDD880227: 金幣+1, 多謝交流 2012-11-07 19:03:47
感謝參與，應助指數(shù) +1
WDD880227: 金幣+1, 多謝交流 2012-11-07 19:03:47
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我也是剛剛接觸，說下我的理解 1、收斂測試是根據(jù)一系列幾何優(yōu)化，做出能量曲線，固定K點，測試不同截斷能下的能量，然后再固定截斷能，測試不同K點的能量。這樣做出曲線，找能量低的點或相對穩(wěn)定的點，不一定是能量最低的參數(shù)。 2、贗勢的選取不是固定的，你可以對同一體系進行幾個函數(shù)的測試，然后選取與實驗值相對接近的，也可根據(jù)文獻中的做，看看別人都用什么，差別不是很大，主要是因為近似方法不同。另外，同一個體系用的是相同的函數(shù)，不是對每個原子進行函數(shù)設置。 3、自旋極化是針對有磁性的體系，如果體系沒有磁性不必選擇。+U是對結果進行修正的，當理論結果與實驗結果相差較大時才考慮+U，而且U值也不是隨便加的。 4、晶格盡量接進吧，這個沒什么標準，相差越小，說服力越強。 只是個人愚見  |
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2樓2012-11-07 13:27:41
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以下是我對于不同K點采樣，結構優(yōu)化的部分結果，請各位蟲友幫忙分析分析，謝謝大家了！ 葉臘石的分子式為[Al4Si8O20(OH)4]，選取單胞進行結構優(yōu)化，應用GGA PW91 SCF tolerance選ultra-fine，贗勢選ultrasoft，energy cutoff為1000eV，優(yōu)化前的晶格參數(shù)采用文獻中的實驗值： a = 5.1614 alpha =91.03 b =8.9576 beta =100.37 c =9.3511 gamma = 89.75 K點為gamma 1*1*1： Final energy = -11699.17257731eV(energy not corrected for finite basis set) BFGS: Geometry optimization completed successfully. a = 5.129166 alpha = 90.538497 b = 8.926322 beta = 100.989057 c = 10.271161 gamma = 89.928407 若在此結構的基礎上，進一步選用K點為2*1*1，其它參數(shù)不變，進一步優(yōu)化的話，結果為 Final energy = -11700.65856341 eV(energy not corrected for finite basis set) BFGS: Geometry optimization completed successfully. a =5.208909 alpha = 91.585907 b = 9.065611 beta = 101.762757 c = 10.297746 gamma = 89.687502 K點為gamma 2*2*1： Final energy = -11700.70882827 eV(energy not corrected for finite basis set) BFGS: Geometry optimization completed successfully. a = 5.209092 alpha = 91.650536 b = 9.053941 beta = 100.404049 c = 10.210943 gamma = 89.675816 |
10樓2012-11-12 11:19:34
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【答案】應助回帖
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franch: 金幣+5, 鼓勵交流，，呵呵 2012-11-12 18:52:04
franch: 金幣+5, 鼓勵交流，，呵呵 2012-11-12 18:52:04
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1、根據(jù)我看到的相關資料，在利用castep進行計算時，需要對參數(shù)（主要是截斷能和K點）進行收斂性測試。在論壇中一個帖子上，有同行提到“將體系總能量和晶格常數(shù)組為幾何優(yōu)化的目標物理量，但能量截斷值大于某一能量值或k點取樣達到一定密度時，總能量和晶格常數(shù)將趨于一穩(wěn)定值”，請問各位蟲友，收斂性測試具體如何進行？比如，通過什么具體的方法得到晶格常數(shù)對K點采樣的穩(wěn)定值。 我的回答：收斂測試是必須的，這對相對陌生的系統(tǒng)來說尤為重要。 我覺得，比較方便的辦法就是如你上一個帖子那樣，通過改變k點數(shù)量來進行。 但是我認為你需要依賴幾個方面的信息再進行類似的測試： 1. 對稱性，尤其是第一布里淵區(qū)的形狀，可以根據(jù)不同波失的長度來確定每個方向上應該取多少個k點。 當然，原則上越多越好。 2、在一篇相關的文獻中看到：“The pseudopotentials we used for Si, Al, and O were generated with the core electrons treated using the same Perdew -Wang 91 GGA as for the valence electrons in contrast to the common practice of generating pseudopotentials using the LDA then using the GGA approximation for valence electrons�！� 此論文也用的是castep方法，請問各位蟲友，在castep中如何選擇各元素的贗勢，是不是如下圖，在potentials選項卡中選擇，那么同一元素不同的贗勢有什么區(qū)別，以及如何選擇芯電子和價電子的贗勢？ 我的回答：這個potential感覺應該是文章作者自己用PW91生成的，我在6.0的CASTEP中沒有發(fā)現(xiàn)這幾個元素用PW91生成的贗勢。 他們在計算的時候，用的GGA也是PW91，所以可以保證前后一致性。 3、我所要計算的模型葉臘石的分子式為[Al4Si8O20(OH)4]，請問此結構在做結構優(yōu)化時是否需要考慮自旋極化，如果需要考慮的話，是否需要用LDA+U的方法以及initial spin如何設定？或者能夠推薦相關的資料或者書籍，謝謝。 我的回答：這幾個元素看著不太像有自旋極化的情況，不過可以考慮加入看看是否最終能帶或者dos上有沒有相應的體現(xiàn)。 至于LDA+U則是完全不用考慮的，在這個體系里面電子關聯(lián)效應應該是很低的。 4、結構優(yōu)化后的結果和實驗結果對比的話，根據(jù)大家的經(jīng)驗，一般模擬的晶格參數(shù)與實驗結果相差多少時就認為模擬的結果是合理的？ 我的回答： 當然是相差百分比越低越好，不過通常5%以內就已經(jīng)可以認為是很不錯的結果了。但是也要考慮靠實驗是否足夠靠譜，低精度的實驗不見得比理論更可信。 |
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11樓2012-11-12 13:41:32
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謝謝樓上的詳細回復！你的解答使我理解了不少！不過我還有一些問題需要請教。 1、您提到的“ 1. 對稱性，尤其是第一布里淵區(qū)的形狀，可以根據(jù)不同波失的長度來確定每個方向上應該取多少個k點。 當然，原則上越多越好”如何理解，或者應該看哪方面的資料！謝謝。 2、我對葉臘石進行優(yōu)化主要參考的文獻之一是“Ab initio computational crystallography of 2：1 clay minerals Pyrophyllite-1Tc”，文中應用GGA的PW91，相關參數(shù)選擇如下圖1。得到的優(yōu)化結果如下圖2。我在優(yōu)化時選取的截斷能較文獻中的400eV更大，為1000eV，其他參數(shù)相同，可優(yōu)化的結果c的差距較大，請問各位蟲友，不知下一步我該怎么做？拜托 |
13樓2012-11-14 09:23:43
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謝謝您的指點，可我還有一些困惑： 1、有些資料上說收斂性測試是改變截斷能或K點對系統(tǒng)進行單點能計算，你說是對系統(tǒng)進行結構優(yōu)化，到底哪種方法是正確的？而且，我做過比如固定截斷能，改變K點對同一系統(tǒng)進行結構優(yōu)化，如果總能趨于穩(wěn)定，但晶格常數(shù)卻變化很大，那該如何處理？就是說通過什么途徑的到晶格常數(shù)的穩(wěn)定值。 2、上圖給出的選項卡中，應該就是對每個元素可以進行贗勢的選擇，關鍵是什么時候需要選擇，選擇的標準是什么？ 3、您說自旋極化是針對有磁性的體系，請問如何判斷體系是否有磁性（不好意思，本人原本不是學化學的，可能問的問題比較低級），或者我給出的這個體系[Al4Si8O20(OH)4]是否具有磁性？ 4、晶格參數(shù)和實驗越接近就越好的話，除了調節(jié)截斷能、K點以及贗勢的種類，還可以通過調節(jié)哪些參數(shù)提高計算的準確度，以及選擇這些參數(shù)有什么標準？ 請各位蟲友多多指教�。�！ |
4樓2012-11-08 09:22:42
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