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lhtlx95新蟲(chóng) (小有名氣)
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用castep進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的遇到的一些問(wèn)題
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各位蟲(chóng)友： 本人最近在做有關(guān)層狀硅酸鹽的第一性原理計(jì)算，應(yīng)用的軟件是MS中的castep，由于接觸第一性原理時(shí)間不長(zhǎng)，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化過(guò)程中遇到了一些問(wèn)題，希望得到同行前輩的指點(diǎn)，小弟先謝過(guò)了！ 1、根據(jù)我看到的相關(guān)資料，在利用castep進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要對(duì)參數(shù)（主要是截?cái)嗄芎蚄點(diǎn)）進(jìn)行收斂性測(cè)試。在論壇中一個(gè)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(biāo)物理量，但能量截?cái)嘀荡笥谀骋荒芰恐祷騥點(diǎn)取樣達(dá)到一定密度時(shí)，總能量和晶格常數(shù)將趨于一穩(wěn)定值”，請(qǐng)問(wèn)各位蟲(chóng)友，收斂性測(cè)試具體如何進(jìn)行？比如，通過(guò)什么具體的方法得到晶格常數(shù)對(duì)K點(diǎn)采樣的穩(wěn)定值。 2、在一篇相關(guān)的文獻(xiàn)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(qǐng)問(wèn)各位蟲(chóng)友，在castep中如何選擇各元素的贗勢(shì)，是不是如下圖，在potentials選項(xiàng)卡中選擇，那么同一元素不同的贗勢(shì)有什么區(qū)別，以及如何選擇芯電子和價(jià)電子的贗勢(shì)？ 3、我所要計(jì)算的模型葉臘石的分子式為[Al4Si8O20(OH)4]，請(qǐng)問(wèn)此結(jié)構(gòu)在做結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)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(shè)定？或者能夠推薦相關(guān)的資料或者書(shū)籍，謝謝。 4、結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比的話，根據(jù)大家的經(jīng)驗(yàn)，一般模擬的晶格參數(shù)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差多少時(shí)就認(rèn)為模擬的結(jié)果是合理的？ potentials.jpg |
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關(guān)于你的問(wèn)題，我的理解如下： 1、一般采用計(jì)算單點(diǎn)能的方法對(duì)收斂性進(jìn)行測(cè)試就可以，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)優(yōu)化就是計(jì)算一系列單點(diǎn)能。 2、選擇不同的贗勢(shì)對(duì)計(jì)算速度和精度有影響，同一次計(jì)算最好采用相同的贗勢(shì)。 3、一般含有過(guò)渡金屬元素的體系需要設(shè)置自旋極化，你這個(gè)體系[Al4Si8O20(OH)4]應(yīng)該不需要。 4、還可以改變收斂精度。 |
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8樓2012-11-12 09:38:10
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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(shuō)下我的理解 1、收斂測(cè)試是根據(jù)一系列幾何優(yōu)化，做出能量曲線，固定K點(diǎn)，測(cè)試不同截?cái)嗄芟碌哪芰�，然后再固定截�(cái)嗄�，測(cè)試不同K點(diǎn)的能量。這樣做出曲線，找能量低的點(diǎn)或相對(duì)穩(wěn)定的點(diǎn)，不一定是能量最低的參數(shù)。 2、贗勢(shì)的選取不是固定的，你可以對(duì)同一體系進(jìn)行幾個(gè)函數(shù)的測(cè)試，然后選取與實(shí)驗(yàn)值相對(duì)接近的，也可根據(jù)文獻(xiàn)中的做，看看別人都用什么，差別不是很大，主要是因?yàn)榻品椒ú煌�。另外，同一個(gè)體系用的是相同的函數(shù)，不是對(duì)每個(gè)原子進(jìn)行函數(shù)設(shè)置。 3、自旋極化是針對(duì)有磁性的體系，如果體系沒(méi)有磁性不必選擇。+U是對(duì)結(jié)果進(jìn)行修正的，當(dāng)理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差較大時(shí)才考慮+U，而且U值也不是隨便加的。 4、晶格盡量接進(jìn)吧，這個(gè)沒(méi)什么標(biāo)準(zhǔn)，相差越小，說(shuō)服力越強(qiáng)。 只是個(gè)人愚見(jiàn)  |
2樓2012-11-07 13:27:41
lhtlx95
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以下是我對(duì)于不同K點(diǎn)采樣，結(jié)構(gòu)優(yōu)化的部分結(jié)果，請(qǐng)各位蟲(chóng)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(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，應(yīng)用GGA PW91 SCF tolerance選ultra-fine，贗勢(shì)選ultrasoft，energy cutoff為1000eV，優(yōu)化前的晶格參數(shù)采用文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)值： a = 5.1614 alpha =91.03 b =8.9576 beta =100.37 c =9.3511 gamma = 89.75 K點(diǎn)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(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步選用K點(diǎn)為2*1*1，其它參數(shù)不變，進(jìn)一步優(yōu)化的話，結(jié)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(diǎn)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
yjmaxpayne
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franch: 金幣+5, 鼓勵(lì)交流，，呵呵 2012-11-12 18:52:04
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1、根據(jù)我看到的相關(guān)資料，在利用castep進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需要對(duì)參數(shù)（主要是截?cái)嗄芎蚄點(diǎn)）進(jìn)行收斂性測(cè)試。在論壇中一個(gè)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(biāo)物理量，但能量截?cái)嘀荡笥谀骋荒芰恐祷騥點(diǎn)取樣達(dá)到一定密度時(shí)，總能量和晶格常數(shù)將趨于一穩(wěn)定值”，請(qǐng)問(wèn)各位蟲(chóng)友，收斂性測(cè)試具體如何進(jìn)行？比如，通過(guò)什么具體的方法得到晶格常數(shù)對(duì)K點(diǎn)采樣的穩(wěn)定值。 我的回答：收斂測(cè)試是必須的，這對(duì)相對(duì)陌生的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)尤為重要。 我覺(jué)得，比較方便的辦法就是如你上一個(gè)帖子那樣，通過(guò)改變k點(diǎn)數(shù)量來(lái)進(jìn)行。 但是我認(rèn)為你需要依賴幾個(gè)方面的信息再進(jìn)行類似的測(cè)試： 1. 對(duì)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(zhǎng)度來(lái)確定每個(gè)方向上應(yīng)該取多少個(gè)k點(diǎn)。 當(dāng)然，原則上越多越好。 2、在一篇相關(guān)的文獻(xiàn)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(qǐng)問(wèn)各位蟲(chóng)友，在castep中如何選擇各元素的贗勢(shì)，是不是如下圖，在potentials選項(xiàng)卡中選擇，那么同一元素不同的贗勢(shì)有什么區(qū)別，以及如何選擇芯電子和價(jià)電子的贗勢(shì)？ 我的回答：這個(gè)potential感覺(jué)應(yīng)該是文章作者自己用PW91生成的，我在6.0的CASTEP中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這幾個(gè)元素用PW91生成的贗勢(shì)。 他們?cè)谟?jì)算的時(shí)候，用的GGA也是PW91，所以可以保證前后一致性。 3、我所要計(jì)算的模型葉臘石的分子式為[Al4Si8O20(OH)4]，請(qǐng)問(wèn)此結(jié)構(gòu)在做結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)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(shè)定？或者能夠推薦相關(guān)的資料或者書(shū)籍，謝謝。 我的回答：這幾個(gè)元素看著不太像有自旋極化的情況，不過(guò)可以考慮加入看看是否最終能帶或者dos上有沒(méi)有相應(yīng)的體現(xiàn)。 至于LDA+U則是完全不用考慮的，在這個(gè)體系里面電子關(guān)聯(lián)效應(yīng)應(yīng)該是很低的。 4、結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比的話，根據(jù)大家的經(jīng)驗(yàn)，一般模擬的晶格參數(shù)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差多少時(shí)就認(rèn)為模擬的結(jié)果是合理的？ 我的回答： 當(dāng)然是相差百分比越低越好，不過(guò)通常5%以內(nèi)就已經(jīng)可以認(rèn)為是很不錯(cuò)的結(jié)果了。但是也要考慮靠實(shí)驗(yàn)是否足夠靠譜，低精度的實(shí)驗(yàn)不見(jiàn)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(xì)回復(fù)！你的解答使我理解了不少！不過(guò)我還有一些問(wèn)題需要請(qǐng)教。 1、您提到的“ 1. 對(duì)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(zhǎng)度來(lái)確定每個(gè)方向上應(yīng)該取多少個(gè)k點(diǎn)。 當(dāng)然，原則上越多越好”如何理解，或者應(yīng)該看哪方面的資料！謝謝。 2、我對(duì)葉臘石進(jìn)行優(yōu)化主要參考的文獻(xiàn)之一是“Ab initio computational crystallography of 2：1 clay minerals Pyrophyllite-1Tc”，文中應(yīng)用GGA的PW91，相關(guān)參數(shù)選擇如下圖1。得到的優(yōu)化結(jié)果如下圖2。我在優(yōu)化時(shí)選取的截?cái)嗄茌^文獻(xiàn)中的400eV更大，為1000eV，其他參數(shù)相同，可優(yōu)化的結(jié)果c的差距較大，請(qǐng)問(wèn)各位蟲(chóng)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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送鮮花一朵 |
謝謝您的指點(diǎn)，可我還有一些困惑： 1、有些資料上說(shuō)收斂性測(cè)試是改變截?cái)嗄芑騅點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行單點(diǎn)能計(jì)算，你說(shuō)是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，到底哪種方法是正確的？而且，我做過(guò)比如固定截?cái)嗄�，改變K點(diǎn)對(duì)同一系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)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(shuō)通過(guò)什么途徑的到晶格常數(shù)的穩(wěn)定值。 2、上圖給出的選項(xiàng)卡中，應(yīng)該就是對(duì)每個(gè)元素可以進(jìn)行贗勢(shì)的選擇，關(guān)鍵是什么時(shí)候需要選擇，選擇的標(biāo)準(zhǔn)是什么？ 3、您說(shuō)自旋極化是針對(duì)有磁性的體系，請(qǐng)問(wèn)如何判斷體系是否有磁性（不好意思，本人原本不是學(xué)化學(xué)的，可能問(wèn)的問(wèn)題比較低級(jí)），或者我給出的這個(gè)體系[Al4Si8O20(OH)4]是否具有磁性？ 4、晶格參數(shù)和實(shí)驗(yàn)越接近就越好的話，除了調(diào)節(jié)截?cái)嗄�、K點(diǎn)以及贗勢(shì)的種類，還可以通過(guò)調(diào)節(jié)哪些參數(shù)提高計(jì)算的準(zhǔn)確度，以及選擇這些參數(shù)有什么標(biāo)準(zhǔn)？ 請(qǐng)各位蟲(chóng)友多多指教�。�！ |
4樓2012-11-08 09:22:42
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[考研] 化學(xué)工程321分求調(diào)劑 +15 | 大米飯！ 2026-03-15 | 18/900 |
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[考研] 298-一志愿中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)-求調(diào)劑 +7 | 手機(jī)用戶 2026-03-17 | 7/350 |
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[考研] 一志愿西南交大，求調(diào)劑 +4 | 材化逐夢(mèng)人 2026-03-18 | 4/200 |
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[考研] 302求調(diào)劑 +10 | 呼呼呼。。。。 2026-03-17 | 10/500 |
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[考研] 334求調(diào)劑 +3 | 志存高遠(yuǎn)意在機(jī)?/a> 2026-03-16 | 3/150 |
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[考研] 考研求調(diào)劑 +3 | 橘頌. 2026-03-17 | 4/200 |
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[考博] 26申博 +4 | 八6八68 2026-03-16 | 4/200 |
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[考研] 275求調(diào)劑 +4 | 太陽(yáng)花天天開(kāi)心 2026-03-16 | 4/200 |
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[考研] 070303 總分349求調(diào)劑 +3 | LJY9966 2026-03-15 | 5/250 |
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[考研] 0703化學(xué)調(diào)劑 290分有科研經(jīng)歷，論文在投 +7 | 膩膩gk 2026-03-14 | 7/350 |
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[考研] 080500，材料學(xué)碩302分求調(diào)劑學(xué)校 +4 | 初識(shí)可樂(lè) 2026-03-14 | 5/250 |
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