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Materials Studio-Dmol3教程:Dmol3基本任务和参数的解释

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建立模型结构后,就可以开始计算了。在计算模块的未定义列中点击计算,可以看到下图。

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在Setup中我们可以看到Dmol3的基本任务主要包括:单点能量计算、结构优化、动力学计算、过渡态搜索、过渡态优化、过渡态确认、弹性常数计算等。(MS新版本任务更多)。

首先我们选择几何优化,然后点击更多。我们可以看到,我们可以选择计算收敛的准则,包括能量、最大力和最大位移。质量主要包括粗、中、细,对应不同的收敛标准。一般收敛标准越高,计算精度越好,计算时间越长。为了满足不同系统的计算精度要求,数据也可以直接换成比能量,Max。力和最大值。位移。

最大值迭代次数指定几何优化循环的最大次数。如果达到设定的循环次数,即使不满足收敛标准,计算也会停止。一般二次循环次数可以调整到100甚至更多。

最大值步长是指每个优化的原子运动的最大步长。

选中“优化单元”时,意味着除了优化原子位置之外,还会优化单元参数。如果只需要优化原子位置,就不需要勾选这个框。

注意:每个面板的右下角都有帮助。这是Materials Studio提供的官方手册文件,非常重要。你应该经常检查它。点击每个面板的帮助,将出现该面板上所有参数的说明。

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上图描述了设置栏中的其他参数。质量是控制总的电子收敛精度,包括粗、中、细,具体数值对应这个面板的电子栏。

泛函泛函是一个非常重要的选项,常用的主泛函如上图所示。对于不同的系统,所需的功能组合不同,对应的精度也不同。一般最佳的功能组合方法可以自己测试,也可以直接参考文献中类似系统的功能组合。

DFT-D修正就是加入长程相互作用来描述氢键、范德华力等弱相互作用。常用的选择有:Tkatenko-Scheffler (TS) (GGA-PBE,GGA-BLYP,B3LYP),grimm(GGA-PBE,GGA-BLYP,B3LYP)和OBS (GGA)。弱相互作用的选择与具体的系统元素有关,如下图所示:

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自旋无限制:选中时,意味着计算将针对不同的自旋以不同的轨道进行。这就是所谓的“自旋无限”或“自旋极化”计算。如果未选中,计算将对阿尔法和贝塔自旋使用相同的轨道。这被称为“自旋受限”或“非自旋极化”计算。默认值为未选中。

使用形式自旋作为初始值:选中时,代表每个原子的不成对电子数的初始值将取自为每个原子引入的形式自旋。这个初始值将在以后的计算过程中进行优化。

金属:选中表示系统是金属,需要热处理,布里渊区密集采样。如果未选中,默认情况下使用的K点间隔将更粗,并且不会使用涂抹。适用于周期性系统。

使用对称性:选中时,表示在计算中应使用对称性信息。涉及瞬态搜索或确认的分子动力学模拟或计算不能使用对称信息。

多重性:自旋多重性有以下选项:自动、单重、二重、三重、四重、四重、六重、分离和八重。当选择Auto Auto时,DMol3将通过执行自旋自由计算来尝试确定基态的自旋状态。

电荷:指定分子或细胞的总电荷。

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如上图所示,可以在“电子”选项卡上设置与电子哈密顿量相关的参数。

积分精度:指定哈密顿量的数值积分中使用的精度。可用选项有:粗、中、细,具体值对应此面板设置栏中的质量。

SCF公差:自洽收敛准则。指定用于确定自洽计算是否收敛的阈值。期权和相关收敛阈值分别是:科斯(10-4),中(10-5),细(10-6)。你也可以根据系统右下角的更多中的SCF容差来改变收敛准则,然后你也可以改变Max的最大自洽循环数。SCF循环,并指定能量计算允许的最大SCF迭代次数。如果SCF在指定的迭代次数后没有收敛,计算将被终止。

k点集:定义在倒易空间中用于积分波函数的积分点数。可以选择伽马单点(1×1×1)、粗、中、细,也可以在右下角更多的K点中输入不同的K点,只适用于周期系统。同系列系统需要使用同一个K点。

核心治疗:核治疗方法,有以下四种可选类型:

全电子(默认):核心电子不做特殊处理,全部电子纳入计算体系进行处理。

有效核心势(ECP):用单个有效势代替核心电子,并在核心处理中引入相对论修正。

全电子相对论:处理系统中的所有电子,在核心电子的处理中引入相对论效应。

DFT半芯赝点(DSPP):用单个有效势代替芯电子,在芯处理中引入相对论修正。

注:ECP和DSPP都是处理21之后的重元素,DSPP是专门为DMol3模块开发的,ECP是由Hartree-Fock势导出的。

基组:指定计算中要使用的原子轨道基组。主要包括以下内容:

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基础文件:基础组文件,指定要使用的基础组文件的版本:3.5、4.4。其中4.4是新优化的基组,可以略微提高生成热,由Delley在2006年提出。3.5是原始版本,这是默认值。

轨道截断质量原子轨道截断半径:指定原子基群的有限范围截断。航迹截止的精度决定了限定范围截止的大小,并取决于航迹截止方案。可以分为粗、中、细三种,也可以在右下角的More中的Orbital Cutoff中输入不同的值。

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哈里斯近似哈里斯近似:选中时,指定在计算中使用哈里斯非一致近似。这大大减少了所需的计算时间,但也降低了计算的精度。哈里斯近似只适用于使用LDA泛函的自旋受限计算,没有溶剂效应。

使用溶剂化模型:选中时,将指定使用COSMO溶剂化模型,更多细节可在DMol3电子选项对话框的溶剂选项卡上设置。使用溶剂化模型时,哈里斯近似不可用。

多极展开:指定用于电荷密度多极表示的最大角动量函数。主要分为:单极、偶极、四极、八极、十六极。

电荷:指定值f,该值用于混合当前迭代和上一次迭代之间的电荷密度。允许值为0.0

旋转:指定用于混合当前迭代和上一次迭代之间的旋转密度的值。允许的值是0.0到1.0。

使用DIIS(迭代子空间的直接反演):选中时,表示将使用diis(迭代子空间的直接反演)来加速SCF收敛。

DIIS大小:指定DIIS过程的子空间的最大大小。如果SCF没有收敛到默认的历史记录数,增加该值有时会导致SCF收敛的显著改善。不建议使用少于4个历史记录。允许的值是1到10。

使用预处理器使用预处理器:选中时表示电荷密度预处理器开启,可以抑制连续SCF循环之间的电荷密度振荡。这可以加速收敛,特别是对于大规模系统或表面或界面计算。

Q0:指定用玻尔倒数衰减电荷密度振荡的参考波矢量。允许的值为0.5到20。

使用涂抹热占位:选中时,意味着热占位将应用于轨道占位以加速收敛。涂抹参数允许电子按照指定的能量差δ e在所有轨道上拖尾,类似于物理热占位现象。该方法通过允许轨道松弛,可以大大加快SCF迭代的收敛速度。会导致虚轨和占位轨的混合,所以会出现部分轨道的分数占位。涂抹值(Hartree中)越大,收敛越快,但计算结果越不准确。一般不推荐容易收敛的系统。

应用偶极子平板校正应用偶极子单元校正:选中时,外部电势被添加到单元的真空区域。该电势抵消了由于电池中的极性吸附物(或仅在电池一侧的吸附物)引起的电池的非零偶极矩。这种校正对于功函数的计算特别有帮助。

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