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第一性原理計算 EOS擬合優(yōu)化晶胞 已有1人參與
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對于EOS擬合優(yōu)化晶胞一直存在著很多疑問: 1. 大師兄的教程是計算不同體積晶胞的單點能(ISIF=2, NSW=0),將獲得的能量和體積進(jìn)行BM方程擬合來獲得平衡晶格常數(shù); 2. 侯柱峰老師的方法是對不同體積的晶胞先進(jìn)行一次離子弛豫(ISIF=2, 4或5),之后再進(jìn)行靜態(tài)計算;最后靜態(tài)計算得到的能量再和體積進(jìn)行BM方程擬合; ************* 這兩種方法的區(qū)別主要在于原子弛豫的順序,那在計算當(dāng)中我們應(yīng)該選擇哪種方法呢? |
專家顧問 (著名寫手)
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原理上應(yīng)該這么考慮,如果晶體處于穩(wěn)定結(jié)構(gòu): <1>能量E對每個原子的核坐標(biāo)xN有(∂E/∂xN)=0; <2>stress=0; <3>如果僅考慮<2>取trace的情況,能得到體積Ω滿足p=-(∂E/∂Ω)=0; 討論: 1、NSW=0,EOS找極小的點只是能夠滿足條件<3>,無法滿足條件<1>、<2>。唯一成立的條件是通過對稱性能把晶格參數(shù)和3N個原子坐標(biāo)降低到只有一個獨立變量,比如Fe這種BCC或者Cu這樣的FCC的簡單格子,約束對稱性的情況只有晶格長度a可以自由變化。 2、isif=2,NSW>0,只能滿足條件<1>、<3>,此時對于三個長度參數(shù)任意或三個夾角任意的情況就不是很合理。成立的條件是能將晶格參數(shù)約化到一個獨立變量,比如一般的立方晶格應(yīng)該都行。 3、isif=4,我認(rèn)為還算原理上合理。 如果只要最優(yōu)晶格的情況,我覺得這些擬合方法也不算是很好的方法。比如我們?nèi)?yōu)化H2分子來得到平衡鍵長,你可以計算不同鍵長的H2然后擬合勢能曲線來得到極小點,也可以通過給定某個結(jié)構(gòu)的能量和力來通過優(yōu)化算法確定極小點,通常后者肯定效率要更高一些。對于尋找最優(yōu)晶格的情況,擬合EOS就是做E-V曲線找極小,但直接擬合需要計算很多點才能完成;這個問題本身就是個一維極小問題,通過一維線搜索算法可以更高效進(jìn)行解決,而且不需要假定晶格的E-V曲線長什么樣。如果晶格不是很復(fù)雜,直接用isif=3穩(wěn)定的情況下應(yīng)該更合適一些。 |

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非常感謝從原理出發(fā)進(jìn)行了如此詳細(xì)的解釋! 不知道自己是否理解正確: 1. 對于ISIF的取值需要我們根據(jù)我們體系而定:對于只有一個參數(shù)(比如BCC,FCC簡單格子只需要優(yōu)化晶格長度a)我們可以用ISIF=2;對于有多個參數(shù)需要優(yōu)化,ISIF=4或者5更為合理; 2. 對于NSW的取值還是有些許疑問:我們是否可以在優(yōu)化晶格參數(shù)的時候先用NSW=0來固定原子位置;在用BM方程確定晶格參數(shù)后再進(jìn)行一次離子弛豫; ***** 覺得自己對第一性原理計算理解得太淺顯了,向您學(xué)習(xí)! |
專家顧問 (著名寫手)
Ab Initio Amateur
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專家經(jīng)驗: +224 |
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1、原理上一般復(fù)雜的情況其實isif=3最方便,如果把H2分子的掃描和優(yōu)化作為例子來看,isif=3相當(dāng)于是那個優(yōu)化,isif=4+EOS就相當(dāng)于掃描;同樣,做isif=5和做NSW=0的掃描也是這樣的關(guān)系,但兩者均缺乏原子弛豫,而isif=2與這兩個正好相反,僅考慮了原子弛豫而不考慮晶格形狀的變化。 2、NSW先優(yōu)化晶格,可能得到的晶格對于當(dāng)前離子分?jǐn)?shù)坐標(biāo)固定的情況是最優(yōu),在進(jìn)行離子弛豫之后晶格就又不是最優(yōu)的了,要找的點其實應(yīng)該是兩者同時都是最優(yōu)。對于isif=4掃描體積的情況其實是一直約束原子坐標(biāo)和晶格形狀是最優(yōu)的,所以才比較合理。 |

新蟲 (著名寫手)
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Pseudo-code For (set of Volumes: equilibrium volume ±5%){ Step 1 : Fixed Volume relaxation (IBRION = 2, ISIF=4, ENCUT = 1.3x ENMAX, LCHARG=.TRUE., NSW=100) Step 2→n-1: Second and following fixed Volume relaxation (until a threshold is crossed and the structure is relaxed in fewer than N ionic steps) (IBRION = 2, ISIF=4, ENCUT = 1.3x ENMAX, ICHARG=1, LCHARG=.TRUE., NSW=100) Step n : Static calculation (IBRION = -1, no ISIF parameter, ICHARG=1, ENCUT = 1.3x ENMAX, ICHARG=1, LCHARG=.TRUE., NSW=0) } Fit Volume-Energy to Equation of State. Fixed volume relaxation at equilibrium volume. (With continuations if too many ionic steps are required.) Static calculation at equilibrium volume |
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