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Cythia_cd4新蟲 (初入文壇)
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[求助]
第一性原理計(jì)算 EOS擬合優(yōu)化晶胞 已有1人參與
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對(duì)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(jì)算不同體積晶胞的單點(diǎn)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(duì)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(jì)算；最后靜態(tài)計(jì)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(jì)算當(dāng)中我們應(yīng)該選擇哪種方法呢？ |
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1、原理上一般復(fù)雜的情況其實(shí)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(gè)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(gè)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(duì)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(diǎn)其實(shí)應(yīng)該是兩者同時(shí)都是最優(yōu)。對(duì)于isif=4掃描體積的情況其實(shí)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。 |
4樓2019-07-24 15:11:06
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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(duì)每個(gè)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(diǎn)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(duì)稱性能把晶格參數(shù)和3N個(gè)原子坐標(biāo)降低到只有一個(gè)獨(dú)立變量，比如Fe這種BCC或者Cu這樣的FCC的簡(jiǎn)單格子，約束對(duì)稱性的情況只有晶格長(zhǎng)度a可以自由變化。 2、isif=2，NSW>0，只能滿足條件<1>、<3>，此時(shí)對(duì)于三個(gè)長(zhǎng)度參數(shù)任意或三個(gè)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(gè)獨(dú)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(zhǎng)，你可以計(jì)算不同鍵長(zhǎng)的H2然后擬合勢(shì)能曲線來得到極小點(diǎn)，也可以通過給定某個(gè)結(jié)構(gòu)的能量和力來通過優(yōu)化算法確定極小點(diǎn)，通常后者肯定效率要更高一些。對(duì)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(jì)算很多點(diǎn)才能完成；這個(gè)問題本身就是個(gè)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(zhǎng)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。 |
2樓2019-07-23 22:53:23
Cythia_cd4
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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(duì)于ISIF的取值需要我們根據(jù)我們體系而定：對(duì)于只有一個(gè)參數(shù)（比如BCC,FCC簡(jiǎn)單格子只需要優(yōu)化晶格長(zhǎng)度a）我們可以用ISIF=2；對(duì)于有多個(gè)參數(shù)需要優(yōu)化，ISIF=4或者5更為合理； 2. 對(duì)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(shí)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(duì)第一性原理計(jì)算理解得太淺顯了，向您學(xué)習(xí)！ |
3樓2019-07-24 08:48:49
waveflying
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【答案】應(yīng)助回帖
感謝參與，應(yīng)助指數(shù) +1
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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 |
5樓2019-07-24 16:22:32
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