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ABACUS计算模拟实例 | I. 原子及小分子气体能量计算
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推荐镜像 :abacus:3.6.3-user-guide
推荐机型 :c2_m4_cpu
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ABACUS-cases(v9)
ABACUS计算模拟实例 | I. 原子及小分子气体能量计算
代码
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©️ Copyright 2023 @ Authors
作者：Jinghang Wang (AISI电子结构团队实习生) 📨
日期：2024-6-21
共享协议：本作品采用知识共享署名-非商业性使用-相同方式共享 4.0 国际许可协议进行许可。
快速开始：点击上方的 开始连接 按钮，选择 abacus:3.6.3-user-guide 镜像及 c2_m4_cpu 节点配置，并在连接后点击右上方的切换内核，选择Bash内核稍等片刻即可运行。
代码
文本
🎯 本教程旨在帮助初学者了解ABACUS的输入输出文件，以及完成原子及小分子气体的能量计算
代码
文本
本节教程目录如下：
1. 氢原子能量计算及输入输出文件
2. 氧原子能量计算
3. 氢分子能量及结合能计算
4. 氧分子能量及结合能计算
代码
文本
在使用ABACUS进行计算时，所有操作都需要在指定的文件夹目录下进行。我们已经准备好了数据集ABACUS-cases，，其中文件夹“1”对应本节教程。
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1. 氢原子能量计算及输入输出文件
代码
文本
首先我们将数据集中的文件复制到根目录下（否则可能碰到文件没有执行权限的情况）：
代码
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[1]
cp -r /bohr/ABACUS-cases-nu6t/v9/ABACUS-cases/1 . && cd 1
代码
文本
[2]
tree
. ├── H-atom │ ├── 0 │ │ ├── INPUT │ │ ├── KPT │ │ ├── OUT.H-atom │ │ │ ├── INPUT │ │ │ ├── STRU_READIN_ADJUST.cif │ │ │ ├── istate.info │ │ │ ├── kpoints │ │ │ ├── running_scf.log │ │ │ └── warning.log │ │ ├── STRU │ │ ├── result │ │ └── time.json │ └── 1 │ ├── INPUT │ ├── KPT │ ├── OUT.H-atom │ │ ├── INPUT │ │ ├── STRU_READIN_ADJUST.cif │ │ ├── istate.info │ │ ├── kpoints │ │ ├── running_scf.log │ │ └── warning.log │ ├── STRU │ ├── result │ └── time.json ├── H2-molecule │ ├── INPUT │ ├── KPT │ ├── OUT.H2 │ │ ├── INPUT │ │ ├── STRU_READIN_ADJUST.cif │ │ ├── istate.info │ │ ├── kpoints │ │ ├── running_scf.log │ │ └── warning.log │ ├── STRU │ ├── result │ └── time.json ├── O-atom │ ├── 0 │ │ ├── INPUT │ │ ├── KPT │ │ ├── OUT.O-atom │ │ │ ├── INPUT │ │ │ ├── STRU_READIN_ADJUST.cif │ │ │ ├── istate.info │ │ │ ├── kpoints │ │ │ ├── running_scf.log │ │ │ └── warning.log │ │ ├── STRU │ │ ├── result │ │ └── time.json │ ├── 1 │ │ ├── INPUT │ │ ├── KPT │ │ ├── OUT.O-atom │ │ │ ├── INPUT │ │ │ ├── STRU_READIN_ADJUST.cif │ │ │ ├── istate.info │ │ │ ├── kpoints │ │ │ ├── running_scf.log │ │ │ └── warning.log │ │ ├── STRU │ │ ├── result │ │ └── time.json │ └── 2 │ ├── INPUT │ ├── KPT │ ├── OUT.O-atom │ │ ├── INPUT │ │ ├── STRU_READIN_ADJUST.cif │ │ ├── istate.info │ │ ├── kpoints │ │ ├── running_scf.log │ │ └── warning.log │ ├── STRU │ ├── result │ └── time.json └── O2-molecule ├── 0 │ ├── INPUT │ ├── KPT │ ├── OUT.O2 │ │ ├── INPUT │ │ ├── STRU_READIN_ADJUST.cif │ │ ├── istate.info │ │ ├── kpoints │ │ ├── running_scf.log │ │ └── warning.log │ ├── STRU │ ├── result │ └── time.json └── 1 ├── INPUT ├── KPT ├── OUT.O2 │ ├── INPUT │ ├── STRU_READIN_ADJUST.cif │ ├── istate.info │ ├── kpoints │ ├── running_scf.log │ └── warning.log ├── STRU ├── result └── time.json 19 directories, 88 files
代码
文本
我们从氢原子开始。氢原子能量计算一共包含两个文件夹，对应H-atom文件夹下的0和1，分别代表自旋非极化和自旋极化计算。
代码
文本
[3]
cd H-atom/0
代码
文本
[4]
ls
INPUT KPT OUT.H-atom STRU result time.json
代码
文本
进入文件夹后，我们可以看到一共有5个文件和一个文件夹，分别是INPUT、KPT、STRU、result、time.json和OUT.xxx。其中前三个是ABACUS必要的输入文件，且文件名必须全部大写；result并非ABACUS的标准输出文件，而是教程作者将ABACUS的标准输出重定向到result文件中 (abacus |tee result)，以方便读者查看标准输出；time.json文件是ABACUS开发团队使用rapidjson做一些格式化的输出，主要用来监控软件的耗时和效率；OUT.xxx文件夹包含ABACUS产生的所有输出文件。下来我们将详细介绍在本节算例中如何准备这些输入文件，以及如何分析输出文件。
代码
文本
1.1 INPUT
代码
文本
INPUT文件是ABACUS的核心控制文件，它指定了ABACUS需要完成的任务和所采用的方法等关键信息。类似VASP，ABACUS的INPUT文件中的指令也采用“tag=value”的形式，其中tag是ABACUS规定的关键词，value是用户输入的符合ABACUS规定的值。但是区别在于：1.ABACUS中不能使用等号来赋值，因为ABACUS中参数的读取实际上使用的是C++里的getline函数，所以不能有“=”号 2.如果同一个tag在INPUT中出现多次，VASP只会识别第一次出现的值，而ABAUCS只会识别最后一次出现的值。
代码
文本
[5]
cat INPUT
INPUT_PARAMETERS suffix H-atom pseudo_dir /abacus-develop/tests/PP_ORB orbital_dir /abacus-develop/tests/PP_ORB ecutwfc 50 # unit: Ry, 1Ry = 13.6eV; Default: 50 scf_thr 1e-7 basis_type lcao calculation scf symmetry -1 # No symmetry smearing_method gauss # Default: gauss smearing_sigma 0.0037 # unit: Ry; Default: 0.015 Ry(= 0.2 eV)
代码
文本
我们来分析一下INPUT文件：可类比VASP的INCAR文件
1.第一行为关键词，不能有任何修改，否则ABACUS无法识别该文件。并且任何在该关键词之前的内容都会被忽略。
2.ABACUS中使用#当做注释符。
3.suffix为OUT文件的后缀
4.pseudo_dir和orbital_dir为分别为原子的赝势和轨道所在的文件夹，对于平面波 (PW) 计算，只需要指定赝势；如果选用数值原子轨道作为基组 (LCAO) 进行计算，还需要额外指定轨道文件。大部分ABAUCS相关镜像都会在系统盘下自带/abacus-develop文件夹，即ABACUS源代码，在其中的/abacus-develop/tests/PP_ORB文件夹中就包含赝势和轨道文件。
5.ecutwfc为平面波函数的截断能。首先，这里能量的单位为Ry；其次，即便使用数值原子轨道算法，也需要设置该值，因为ABACUS中局部赝势部分和相关力是由平面波基集计算的。详情见官方说明：ecutwfc。
6.scf_thr决定自洽收敛的精度。
7.basis_type决定使用的基组类型。ABACUS目前同时支持pw和lcao基组。
8.calculation决定计算类型：不同于VASP使用ISTART，ICHARG，IBRION等参数控制计算类型，ABACUS直接使用关键词控制。scf-自洽计算，nscf-非自洽计算，relax-离子弛豫等。详情见：calculation
9.symmetry决定是否打开体系的对称性，1是打开对称性；0关闭晶体对称性，但保留时间反演对称性；-1关闭所有对称性。对于自洽计算，默认值为1。对于本节所计算的原子和分子体系，不需要考虑点群对称性，因此全部关闭（设为0/-1）。
10.smearing_method 和 smearing_sigma：这两个参数决定了在做布里渊区积分时如何计算分布函数。smearing_method决定展宽方式，默认为gauss（高斯展宽）；smearing_sigma决定展宽大小。注意，这里sigma的单位也为Ry。
全部的输入参数列表和说明详见官方文档：Full List of INPUT Keywords
代码
文本
1.2. KPT
代码
文本
[6]
cat KPT
K_POINTS # keyword for start 0 # total number of k-point, 0 means generate automatically Gamma # Gamma-point centered 1 1 1 0 0 0 # first three number: subdivisions along reciprocal vectors; last three number: shift of the mesh
代码
文本
KPT文件：可类比VASP的KPOINTS文件
1.第一行也为关键词。
2.第二行K点数量。手动设置K点时需最后修改该值为K点总数，若自动生成K点则设置该值为0.
3.第三行为产生K点的方式，有Gamma和Monkhorst Pack (MP) 两种。Gamma方式保证k点一定包含倒空间原点，而MP方式则不一定。
4.第四行为由空格分开的6个整数。前三个数字表示沿三个倒易基矢方向的k点数目，后三个数字表示k点网格的平移。
代码
文本
对于超胞内的原子或者小分子，我们只需考虑Gamma点。
代码
文本
1.3. STRU
代码
文本
[7]
cat STRU
ATOMIC_SPECIES H 1.008 H_ONCV_PBE-1.2.upf upf201 # label; mass; pseudo_file NUMERICAL_ORBITAL H_gga_6au_60Ry_2s1p.orb # numerical_orbital_file LATTICE_CONSTANT 1.8897259886 # lattice scaling factor (Bohr), 1.8897259886 Bohr = 1.0 Angstrom LATTICE_VECTORS 10.100 0.000 0.000 0.000 10.000 0.000 0.000 0.000 10.000 ATOMIC_POSITIONS Cartesian # Cartesian or Direct coordinate. H # Element type 0.0 # magnetism 1 # number of atoms 0.000 0.000 0.000 0 0 0 # the position of atoms and other parameter specify by key word
代码
文本
STRU文件：可类比VASP的POSCAR文件
按ATOMIC_SPECIES，NUMERICAL_ORBITAL等关键字分为不同的section。
- ATOMIC_SPECIES 下的每一行对应一种元素，每种元素需要：元素类型 相对原子质量，赝势文件名，赝势文件类型。
- NUMERICAL_ORBITAL下为每种的元素的轨道。关于轨道的命名和使用详见：NAO
- LATTICE_CONSTANT 下为“盒子”（晶胞）的缩放因子。注意这里的单位为Bohr。 1.8897259886 Bohr = 1.0 Angstrom。
- LATTICE_VECTORS 下为晶胞的三个基矢，它们乘上面的缩放因子得到晶胞真正的大小。
- ATOMIC_POSITIONS 下为原子坐标。首先第一行为原子坐标的类型，有分数坐标“Direct”和直角坐标“Cartesian”。再下面开始以“元素类型 磁矩 原子数 原子位置”为一组，多种原子就有多个组。原子位置一行，前三个数为原子位置，后三个数决定原子在弛豫时能否移动。0：不能移动；1：可以移动。
代码
文本
完整的输入文件的参数说明见官方文档：The STRU file
代码
文本
然后便可开始执行计算：
代码
文本
[8]
abacus |tee result #这里不使用2核并行计算的原因是c2节点实际上只有一个物理核，所以mpirun -n 2多进程反倒会导致计算变慢
ABACUS v3.6.3
Atomic-orbital Based Ab-initio Computation at UStc
Website: http://abacus.ustc.edu.cn/
Documentation: https://abacus.deepmodeling.com/
Repository: https://github.com/abacusmodeling/abacus-develop
https://github.com/deepmodeling/abacus-develop
Commit: 615828b (Tue May 21 10:48:51 2024 +0800)
Fri Jun 21 09:01:51 2024
MAKE THE DIR : OUT.H-atom/
RUNNING WITH DEVICE : CPU / Intel(R) Xeon(R) Platinum
UNIFORM GRID DIM : 90 * 90 * 90
UNIFORM GRID DIM(BIG) : 30 * 30 * 30
DONE(0.157024 SEC) : SETUP UNITCELL
DONE(0.157271 SEC) : INIT K-POINTS
---------------------------------------------------------
Self-consistent calculations for electrons
---------------------------------------------------------
SPIN KPOINTS PROCESSORS NBASE
1 1 1 5
---------------------------------------------------------
Use Systematically Improvable Atomic bases
---------------------------------------------------------
ELEMENT ORBITALS NBASE NATOM XC
H 2s1p-6au 5 1
---------------------------------------------------------
Initial plane wave basis and FFT box
---------------------------------------------------------
DONE(0.165894 SEC) : INIT PLANEWAVE
-------------------------------------------
SELF-CONSISTENT :
-------------------------------------------
START CHARGE : atomic
DONE(1.15396 SEC) : INIT SCF
ITER ETOT(eV) EDIFF(eV) DRHO TIME(s)
GE1 -1.228596e+01 0.000000e+00 8.565e-02 5.488e-01
GE2 -1.228595e+01 6.320434e-06 2.680e-02 5.165e-01
GE3 -1.228614e+01 -1.909914e-04 1.098e-02 4.788e-01
GE4 -1.228628e+01 -1.383033e-04 5.529e-03 4.745e-01
GE5 -1.228635e+01 -7.302417e-05 3.171e-03 4.783e-01
GE6 -1.228637e+01 -1.496410e-05 1.481e-03 4.774e-01
GE7 -1.228638e+01 -9.645295e-06 8.673e-04 4.848e-01
GE8 -1.228638e+01 -2.651628e-06 3.044e-04 4.896e-01
GE9 -1.228638e+01 -6.875554e-07 5.124e-05 4.780e-01
GE10 -1.228638e+01 -1.046384e-08 8.262e-06 4.778e-01
GE11 -1.228638e+01 1.895593e-09 1.929e-06 4.833e-01
GE12 -1.228638e+01 2.565494e-10 9.979e-07 4.856e-01
GE13 -1.228638e+01 -1.102876e-09 6.005e-07 4.416e-01
GE14 -1.228638e+01 4.850678e-10 3.046e-07 4.437e-01
GE15 -1.228638e+01 3.416878e-10 1.090e-07 4.445e-01
GE16 -1.228638e+01 -2.778480e-11 1.615e-08 3.717e-01
TIME STATISTICS
-------------------------------------------------------------------------------------
CLASS_NAME NAME TIME(Sec) CALLS AVG(Sec) PER(%)
-------------------------------------------------------------------------------------
total 8.75 9 0.97 100.00
Driver reading 0.02 1 0.02 0.23
Input Init 0.02 1 0.02 0.20
Input_Conv Convert 0.00 1 0.00 0.01
Driver driver_line 8.73 1 8.73 99.77
UnitCell check_tau 0.00 1 0.00 0.00
ESolver_KS_LCAO before_all_runners 0.42 1 0.42 4.76
PW_Basis_Sup setuptransform 0.02 1 0.02 0.24
PW_Basis_Sup distributeg 0.00 1 0.00 0.06
mymath heapsort 0.05 3 0.02 0.62
PW_Basis_K setuptransform 0.00 1 0.00 0.05
PW_Basis_K distributeg 0.00 1 0.00 0.03
PW_Basis setup_struc_factor 0.01 1 0.01 0.10
NOrbital_Lm extra_uniform 0.00 3 0.00 0.02
Mathzone_Add1 SplineD2 0.00 3 0.00 0.00
Mathzone_Add1 Cubic_Spline_Interpolation 0.00 3 0.00 0.01
ppcell_vl init_vloc 0.17 1 0.17 1.90
Ions opt_ions 8.28 1 8.28 94.72
ESolver_KS_LCAO runner 8.28 1 8.28 94.71
ESolver_KS_LCAO before_scf 0.70 1 0.70 8.03
ESolver_KS_LCAO beforesolver 0.02 1 0.02 0.20
ESolver_KS_LCAO set_matrix_grid 0.01 1 0.01 0.15
atom_arrange search 0.00 1 0.00 0.00
Grid_Technique init 0.01 1 0.01 0.14
Grid_BigCell grid_expansion_index 0.01 2 0.00 0.09
Record_adj for_2d 0.00 1 0.00 0.01
Grid_Driver Find_atom 0.00 25 0.00 0.00
LCAO_domain grid_prepare 0.00 1 0.00 0.00
Veff initialize_HR 0.00 1 0.00 0.01
OverlapNew initialize_SR 0.00 1 0.00 0.00
EkineticNew initialize_HR 0.00 1 0.00 0.00
NonlocalNew initialize_HR 0.00 1 0.00 0.00
Charge set_rho_core 0.00 1 0.00 0.01
Charge atomic_rho 0.24 1 0.24 2.71
PW_Basis_Sup recip2real 1.81 102 0.02 20.70
PW_Basis_Sup gathers_scatterp 0.34 102 0.00 3.90
Potential init_pot 0.42 1 0.42 4.85
Potential update_from_charge 5.66 17 0.33 64.71
Potential cal_fixed_v 0.02 1 0.02 0.27
PotLocal cal_fixed_v 0.02 1 0.02 0.26
Potential cal_v_eff 5.61 17 0.33 64.09
H_Hartree_pw v_hartree 0.72 17 0.04 8.19
PW_Basis_Sup real2recip 1.80 117 0.02 20.53
PW_Basis_Sup gatherp_scatters 0.15 117 0.00 1.75
PotXC cal_v_eff 4.84 17 0.28 55.28
XC_Functional v_xc 4.81 17 0.28 55.03
Potential interpolate_vrs 0.03 17 0.00 0.33
H_Ewald_pw compute_ewald 0.01 1 0.01 0.16
Charge_Mixing init_mixing 0.00 1 0.00 0.00
HSolverLCAO solve 0.90 16 0.06 10.29
HamiltLCAO updateHk 0.36 16 0.02 4.15
OperatorLCAO init 0.36 48 0.01 4.15
Veff contributeHR 0.36 16 0.02 4.10
Gint_interface cal_gint 0.75 32 0.02 8.61
Gint_interface cal_gint_vlocal 0.36 16 0.02 4.09
Gint_Tools cal_psir_ylm 0.19 96096 0.00 2.18
Gint_k transfer_pvpR 0.00 16 0.00 0.00
OverlapNew calculate_SR 0.00 1 0.00 0.00
OverlapNew contributeHk 0.00 16 0.00 0.00
EkineticNew contributeHR 0.00 16 0.00 0.00
EkineticNew calculate_HR 0.00 1 0.00 0.00
NonlocalNew contributeHR 0.00 16 0.00 0.01
NonlocalNew calculate_HR 0.00 1 0.00 0.01
OperatorLCAO contributeHk 0.00 16 0.00 0.00
HSolverLCAO hamiltSolvePsiK 0.07 16 0.00 0.76
DiagoElpa elpa_solve 0.05 16 0.00 0.61
ElecStateLCAO psiToRho 0.47 16 0.03 5.38
elecstate cal_dm 0.00 16 0.00 0.02
psiMulPsiMpi pdgemm 0.00 16 0.00 0.01
DensityMatrix cal_DMR 0.00 16 0.00 0.00
Local_Orbital_wfc wfc_2d_to_grid 0.00 17 0.00 0.01
Gint transfer_DMR 0.00 16 0.00 0.02
Gint_interface cal_gint_rho 0.40 16 0.02 4.52
Charge_Mixing get_drho 0.01 16 0.00 0.16
Charge mix_rho 1.08 15 0.07 12.30
Charge Broyden_mixing 0.21 15 0.01 2.38
ESolver_KS_LCAO out_deepks_labels 0.00 1 0.00 0.00
LCAO_Deepks_Interface out_deepks_labels 0.00 1 0.00 0.00
ESolver_KS_LCAO after_all_runners 0.00 1 0.00 0.00
ModuleIO write_istate_info 0.00 1 0.00 0.00
-------------------------------------------------------------------------------------
START Time : Fri Jun 21 09:01:51 2024
FINISH Time : Fri Jun 21 09:02:00 2024
TOTAL Time : 9
SEE INFORMATION IN : OUT.H-atom/
代码
文本
如果不重定向标准输出，那么可以在命令行界面看到自洽迭代过程，并且在结束后会产生time.json文件和OUT.H-atom文件夹，让我们看看OUT.H-atom文件夹中都有什么文件：
代码
文本
1.4. OUT.suffix
代码
文本
[9]
ls OUT.H-atom
INPUT istate.info running_scf.log STRU_READIN_ADJUST.cif kpoints warning.log
代码
文本
- INPUT：与输入文件INPUT同名，但其内容更多，因为其中包含了运行前输入文件INPUT中没有设置的变量的默认值。
- STRU_READIN_ADJUST.cif：输入文件STRU的cif格式，可以用VESTA等可视化软件打开。
- istate.info：包含电子能级和占据数。
- kpoints：包含k点位置和权重。
- running_scf.log：可类比VASP的OUTCAR文件。最重要的输出文件，记录了ABACUS详尽的计算过程。
- warning.log：ABACUS执行中的stderr。
代码
文本
我们可以用grep命令直接从running_scf.log文件中获取氢原子的能量：
代码
文本
[10]
grep -n "ETOT" OUT.H-atom/running_scf.log
529: !FINAL_ETOT_IS -12.28638015769740 eV
代码
文本
查看能级和占据数：
代码
文本
[11]
cat OUT.H-atom/istate.info
BAND Energy(ev) Occupation Kpoint = 1 (0 0 0)
1 -5.91314 1
2 16.318 0
3 36.882 0
4 36.882 0
5 36.882 0
代码
文本
1.5. 自旋极化计算
代码
文本
由于氢原子含有未配对电子，其自旋磁矩不为0，此时要考虑自旋极化计算，即在INPUT文件中加设一个参数nspin，值为2，并且在STRU文件中设置初始磁矩为1。我们进入自旋极化计算的文件夹：
代码
文本
[12]
cd ../1
代码
文本
[13]
cat INPUT
INPUT_PARAMETERS suffix H-atom nspin 2 pseudo_dir /abacus-develop/tests/PP_ORB orbital_dir /abacus-develop/tests/PP_ORB ecutwfc 50 # unit: Ry, 1Ry = 13.6eV; Default: 50 scf_thr 1e-7 basis_type lcao calculation scf symmetry -1 # No symmetry smearing_method gauss # Default: gauss smearing_sigma 0.0037 # unit: Ry; Default: 0.015 Ry(= 0.2 eV) mixing_beta 0.4 # for metal: 0.05-0.4, 0 - 0.1 for difficult mixing_beta_mag 0.4 mixing_gg0 0.0 # only for transition metal mixing_gg0_mag 0.0
代码
文本
[14]
cat STRU
ATOMIC_SPECIES H 1.008 H_ONCV_PBE-1.2.upf upf201 # label; mass; pseudo_file NUMERICAL_ORBITAL H_gga_6au_60Ry_2s1p.orb # numerical_orbital_file LATTICE_CONSTANT 1.8897259886 # lattice scaling factor (Bohr), 1.8897259886 Bohr = 1.0 Angstrom LATTICE_VECTORS 10.100 0.000 0.000 0.000 10.000 0.000 0.000 0.000 10.000 ATOMIC_POSITIONS Cartesian # Cartesian or Direct coordinate. H # Element type 1.0 # magnetism 1 # number of atoms 0.000 0.000 0.000 0 0 0 # the position of atoms and other parameter specify by key word
代码
文本
[15]
abacus
ABACUS v3.6.3
Atomic-orbital Based Ab-initio Computation at UStc
Website: http://abacus.ustc.edu.cn/
Documentation: https://abacus.deepmodeling.com/
Repository: https://github.com/abacusmodeling/abacus-develop
https://github.com/deepmodeling/abacus-develop
Commit: 615828b (Tue May 21 10:48:51 2024 +0800)
Fri Jun 21 09:02:01 2024
MAKE THE DIR : OUT.H-atom/
RUNNING WITH DEVICE : CPU / Intel(R) Xeon(R) Platinum
UNIFORM GRID DIM : 90 * 90 * 90
UNIFORM GRID DIM(BIG) : 30 * 30 * 30
DONE(0.126893 SEC) : SETUP UNITCELL
DONE(0.127169 SEC) : INIT K-POINTS
---------------------------------------------------------
Self-consistent calculations for electrons
---------------------------------------------------------
SPIN KPOINTS PROCESSORS NBASE
2 2 1 5
---------------------------------------------------------
Use Systematically Improvable Atomic bases
---------------------------------------------------------
ELEMENT ORBITALS NBASE NATOM XC
H 2s1p-6au 5 1
---------------------------------------------------------
Initial plane wave basis and FFT box
---------------------------------------------------------
DONE(0.139262 SEC) : INIT PLANEWAVE
-------------------------------------------
SELF-CONSISTENT :
-------------------------------------------
START CHARGE : atomic
DONE(1.53867 SEC) : INIT SCF
ITER TMAG AMAG ETOT(eV) EDIFF(eV) DRHO TIME(s)
GE1 1.00e+00 1.00e+00 -1.342926e+01 0.000000e+00 1.395e-01 8.561e-01
GE2 1.00e+00 1.00e+00 -1.342452e+01 4.737931e-03 7.890e-02 8.366e-01
GE3 1.00e+00 1.00e+00 -1.342497e+01 -4.462247e-04 3.646e-03 7.573e-01
GE4 1.00e+00 1.00e+00 -1.342497e+01 1.530331e-06 1.549e-03 7.014e-01
GE5 1.00e+00 1.00e+00 -1.342497e+01 -1.296950e-07 1.174e-05 7.155e-01
GE6 1.00e+00 1.00e+00 -1.342497e+01 -8.504317e-13 1.024e-05 7.373e-01
GE7 1.00e+00 1.00e+00 -1.342497e+01 -1.776692e-11 4.686e-07 7.161e-01
GE8 1.00e+00 1.00e+00 -1.342497e+01 2.249188e-12 3.397e-07 7.222e-01
GE9 1.00e+00 1.00e+00 -1.342497e+01 3.353390e-13 3.417e-09 6.584e-01
TIME STATISTICS
-------------------------------------------------------------------------------------
CLASS_NAME NAME TIME(Sec) CALLS AVG(Sec) PER(%)
-------------------------------------------------------------------------------------
total 8.26 9 0.92 100.00
Driver reading 0.02 1 0.02 0.20
Input Init 0.01 1 0.01 0.18
Input_Conv Convert 0.00 1 0.00 0.00
Driver driver_line 8.25 1 8.25 99.80
UnitCell check_tau 0.00 1 0.00 0.00
ESolver_KS_LCAO before_all_runners 0.49 1 0.49 5.87
PW_Basis_Sup setuptransform 0.01 1 0.01 0.09
PW_Basis_Sup distributeg 0.00 1 0.00 0.06
mymath heapsort 0.05 3 0.02 0.66
PW_Basis_K setuptransform 0.01 1 0.01 0.08
PW_Basis_K distributeg 0.00 1 0.00 0.03
PW_Basis setup_struc_factor 0.01 1 0.01 0.11
NOrbital_Lm extra_uniform 0.00 3 0.00 0.02
Mathzone_Add1 SplineD2 0.00 3 0.00 0.00
Mathzone_Add1 Cubic_Spline_Interpolation 0.00 3 0.00 0.01
ppcell_vl init_vloc 0.24 1 0.24 2.92
Ions opt_ions 7.74 1 7.74 93.68
ESolver_KS_LCAO runner 7.74 1 7.74 93.68
ESolver_KS_LCAO before_scf 1.04 1 1.04 12.53
ESolver_KS_LCAO beforesolver 0.01 1 0.01 0.16
ESolver_KS_LCAO set_matrix_grid 0.01 1 0.01 0.15
atom_arrange search 0.00 1 0.00 0.00
Grid_Technique init 0.01 1 0.01 0.15
Grid_BigCell grid_expansion_index 0.01 2 0.00 0.10
Record_adj for_2d 0.00 1 0.00 0.00
Grid_Driver Find_atom 0.00 27 0.00 0.00
LCAO_domain grid_prepare 0.00 1 0.00 0.00
Veff initialize_HR 0.00 1 0.00 0.00
OverlapNew initialize_SR 0.00 1 0.00 0.00
EkineticNew initialize_HR 0.00 1 0.00 0.00
NonlocalNew initialize_HR 0.00 1 0.00 0.00
Charge set_rho_core 0.00 1 0.00 0.01
Charge atomic_rho 0.27 1 0.27 3.27
PW_Basis_Sup recip2real 1.37 93 0.01 16.58
PW_Basis_Sup gathers_scatterp 0.25 93 0.00 3.00
Potential init_pot 0.73 1 0.73 8.83
Potential update_from_charge 5.70 10 0.57 69.01
Potential cal_fixed_v 0.02 1 0.02 0.26
PotLocal cal_fixed_v 0.02 1 0.02 0.25
Potential cal_v_eff 5.62 10 0.56 68.02
H_Hartree_pw v_hartree 0.43 10 0.04 5.26
PW_Basis_Sup real2recip 1.35 100 0.01 16.38
PW_Basis_Sup gatherp_scatters 0.12 100 0.00 1.42
PotXC cal_v_eff 5.11 10 0.51 61.89
XC_Functional v_xc 5.08 10 0.51 61.48
Potential interpolate_vrs 0.06 10 0.01 0.74
H_Ewald_pw compute_ewald 0.01 1 0.01 0.16
Charge_Mixing init_mixing 0.00 1 0.00 0.00
HSolverLCAO solve 0.75 9 0.08 9.09
HamiltLCAO updateHk 0.37 18 0.02 4.44
OperatorLCAO init 0.37 54 0.01 4.44
Veff contributeHR 0.37 18 0.02 4.43
Gint_interface cal_gint 0.65 27 0.02 7.88
Gint_interface cal_gint_vlocal 0.37 18 0.02 4.43
Gint_Tools cal_psir_ylm 0.15 81081 0.00 1.76
Gint_k transfer_pvpR 0.00 18 0.00 0.00
OverlapNew calculate_SR 0.00 1 0.00 0.00
OverlapNew contributeHk 0.00 18 0.00 0.00
EkineticNew contributeHR 0.00 18 0.00 0.00
EkineticNew calculate_HR 0.00 1 0.00 0.00
NonlocalNew contributeHR 0.00 18 0.00 0.00
NonlocalNew calculate_HR 0.00 1 0.00 0.00
OperatorLCAO contributeHk 0.00 18 0.00 0.00
HSolverLCAO hamiltSolvePsiK 0.02 18 0.00 0.22
DiagoElpa elpa_solve 0.01 18 0.00 0.13
ElecStateLCAO psiToRho 0.37 9 0.04 4.43
elecstate cal_dm 0.00 9 0.00 0.00
psiMulPsiMpi pdgemm 0.00 18 0.00 0.00
DensityMatrix cal_DMR 0.00 9 0.00 0.00
Local_Orbital_wfc wfc_2d_to_grid 0.00 20 0.00 0.00
Gint transfer_DMR 0.00 9 0.00 0.01
Gint_interface cal_gint_rho 0.29 9 0.03 3.45
Charge_Mixing get_drho 0.02 9 0.00 0.18
Charge mix_rho 0.60 8 0.08 7.28
Charge Broyden_mixing 0.17 8 0.02 2.03
ESolver_KS_LCAO out_deepks_labels 0.00 1 0.00 0.00
LCAO_Deepks_Interface out_deepks_labels 0.00 1 0.00 0.00
ESolver_KS_LCAO after_all_runners 0.00 1 0.00 0.00
ModuleIO write_istate_info 0.00 1 0.00 0.00
-------------------------------------------------------------------------------------
START Time : Fri Jun 21 09:02:01 2024
FINISH Time : Fri Jun 21 09:02:09 2024
TOTAL Time : 8
SEE INFORMATION IN : OUT.H-atom/
代码
文本
从命令行的输出可以看到，现在的迭代过程会多出两列，分别为总磁矩和绝对值磁矩。并且可以发现计算量相对于非自旋极化的情况加倍，这是由于计算中需要分别考虑两种自旋（spin-up/spin-down）情况的方程求解。
我们可以用下述命令从running_scf.log文件中读出最后一步迭代后的磁矩：
代码
文本
[16]
grep -n -i "mag" OUT.H-atom/running_scf.log | tail -n 2
450: total magnetism (Bohr mag/cell) = 1 451: absolute magnetism (Bohr mag/cell) = 1
代码
文本
[17]
grep -n "ETOT" OUT.H-atom/running_scf.log
498: !FINAL_ETOT_IS -13.42496865673618 eV
代码
文本
对比可以发现，此时得到的氢原子能量更低。我们就用这个能量作为后面氢分子结合能计算中的原子能量。
代码
文本
1.6. 注意
这里需要强调一下mixing_beta和mixing_beta_mag这两个参数，这两个参数对于原子体系的自洽计算能否收敛十分关键。我们可以在这里简单的分析一下。
首先想要正确得到氢原子的基态能量需要打开自旋极化（nspin=2）。ABACUS自从v3.5.0之后采用电荷密度、磁密度的分开混合新算法替换不同自旋分量密度混合的旧算法：
其中引入了新的参数：mixing_beta_mag
由于默认设置为
，这就导致在
有限时
永远不会为0（鉴于他们的和为ρ，并且不会和磁密度m抵消），从而无法收敛。
解决办法：设置两个mixing_beta_mag和mixing_beta两个混合参数相等。
更深一点的理解：对于原子体系，基态的
对应不同的KS轨道。KS轨道应该相互正交。但默认设置下两个电荷密度并非完全独立，因此永远无法找到基态。所以对于所有原子体系都应该如此设置。
如果在计算中遇到不收敛的例子，可以参考ABACUS收敛性问题解决手册
代码
文本
2. 氧原子能量计算
代码
文本
类似地，我们可以进行氧原子的能量计算。氧原子的基态存在两个未配对电子，存在净磁矩。对于氧原子，我们在O-atom下准备了三个计算文件夹：0,1,2，分别代表非自旋极化，自旋极化，自旋极化并且调整晶胞形状计算，让我们看看这三种方式分别会得到什么样的结果：
代码
文本
[18]
cd ../../O-atom
代码
文本
[19]
ls
0 1 2
代码
文本
2.1. 氧原子非自旋极化计算
代码
文本
[20]
cd 0
代码
文本
[21]
cat INPUT
INPUT_PARAMETERS suffix O-atom pseudo_dir /abacus-develop/tests/PP_ORB orbital_dir /abacus-develop/tests/PP_ORB ecutwfc 50 # unit: Ry, 1Ry = 13.6eV; Default: 50 scf_thr 1e-7 basis_type lcao calculation scf symmetry -1 # No symmetry smearing_method gauss # Default: gauss smearing_sigma 0.0037 # unit: Ry; Default: 0.015 Ry(= 0.2 eV)
代码
文本
我们首先进行非自旋极化计算（nspin默认为1，即spin degeneracy）
代码
文本
[22]
cat STRU
ATOMIC_SPECIES O 15.999 O_ONCV_PBE-1.2.upf upf201 # label; mass; pseudo_file NUMERICAL_ORBITAL O_gga_8au_100Ry_2s2p1d.orb # numerical_orbital_file LATTICE_CONSTANT 1.8897259886 # lattice scaling factor (Bohr), 1.8897259886 Bohr = 1.0 Angstrom LATTICE_VECTORS 10.000 0.000 0.000 0.000 10.000 0.000 0.000 0.000 10.000 ATOMIC_POSITIONS Cartesian # Cartesian or Direct coordinate. O # Element type 0.0 # magnetism 1 # number of atoms 0.000 0.000 0.000 0 0 0 # the position of atoms and other parameter specify by key word
代码
文本
[23]
abacus
ABACUS v3.6.3
Atomic-orbital Based Ab-initio Computation at UStc
Website: http://abacus.ustc.edu.cn/
Documentation: https://abacus.deepmodeling.com/
Repository: https://github.com/abacusmodeling/abacus-develop
https://github.com/deepmodeling/abacus-develop
Commit: 615828b (Tue May 21 10:48:51 2024 +0800)
Fri Jun 21 09:02:11 2024
MAKE THE DIR : OUT.O-atom/
RUNNING WITH DEVICE : CPU / Intel(R) Xeon(R) Platinum
UNIFORM GRID DIM : 90 * 90 * 90
UNIFORM GRID DIM(BIG) : 30 * 30 * 30
DONE(0.126606 SEC) : SETUP UNITCELL
DONE(0.126877 SEC) : INIT K-POINTS
---------------------------------------------------------
Self-consistent calculations for electrons
---------------------------------------------------------
SPIN KPOINTS PROCESSORS NBASE
1 1 1 13
---------------------------------------------------------
Use Systematically Improvable Atomic bases
---------------------------------------------------------
ELEMENT ORBITALS NBASE NATOM XC
O 2s2p1d-8au 13 1
---------------------------------------------------------
Initial plane wave basis and FFT box
---------------------------------------------------------
DONE(0.135452 SEC) : INIT PLANEWAVE
-------------------------------------------
SELF-CONSISTENT :
-------------------------------------------
START CHARGE : atomic
DONE(0.839925 SEC) : INIT SCF
ITER ETOT(eV) EDIFF(eV) DRHO TIME(s)
GE1 -4.276363e+02 0.000000e+00 1.866e-02 5.611e-01
GE2 -4.276365e+02 -1.127699e-04 4.606e-03 5.116e-01
GE3 -4.276366e+02 -1.376582e-04 2.043e-03 5.154e-01
GE4 -4.276366e+02 -4.030776e-05 7.198e-04 5.053e-01
GE5 -4.276367e+02 -2.466832e-05 3.620e-04 5.129e-01
GE6 -4.276367e+02 -2.251014e-05 2.072e-04 5.115e-01
GE7 -4.276367e+02 -7.991455e-07 9.862e-05 5.278e-01
GE8 -4.276367e+02 -1.141796e-05 9.009e-05 5.232e-01
GE9 -4.276367e+02 -7.098193e-07 3.656e-05 5.108e-01
GE10 -4.276367e+02 -1.567814e-06 3.278e-05 5.336e-01
GE11 -4.276367e+02 -8.013716e-07 1.587e-05 5.390e-01
GE12 -4.276367e+02 -3.647315e-07 6.777e-06 5.073e-01
GE13 -4.276367e+02 -1.751390e-08 8.986e-07 5.315e-01
GE14 -4.276367e+02 -8.444162e-09 1.017e-06 5.065e-01
GE15 -4.276367e+02 -1.065931e-09 2.234e-07 4.954e-01
GE16 -4.276367e+02 5.356723e-10 9.308e-08 4.444e-01
TIME STATISTICS
-------------------------------------------------------------------------------------
CLASS_NAME NAME TIME(Sec) CALLS AVG(Sec) PER(%)
-------------------------------------------------------------------------------------
total 9.09 9 1.01 100.00
Driver reading 0.02 1 0.02 0.18
Input Init 0.01 1 0.01 0.16
Input_Conv Convert 0.00 1 0.00 0.00
Driver driver_line 9.08 1 9.08 99.82
UnitCell check_tau 0.00 1 0.00 0.00
ESolver_KS_LCAO before_all_runners 0.27 1 0.27 3.01
PW_Basis_Sup setuptransform 0.01 1 0.01 0.08
PW_Basis_Sup distributeg 0.00 1 0.00 0.05
mymath heapsort 0.05 3 0.02 0.56
PW_Basis_K setuptransform 0.00 1 0.00 0.05
PW_Basis_K distributeg 0.00 1 0.00 0.03
PW_Basis setup_struc_factor 0.01 1 0.01 0.09
NOrbital_Lm extra_uniform 0.00 5 0.00 0.04
Mathzone_Add1 SplineD2 0.00 5 0.00 0.00
Mathzone_Add1 Cubic_Spline_Interpolation 0.00 5 0.00 0.02
ppcell_vl init_vloc 0.01 1 0.01 0.16
Ions opt_ions 8.79 1 8.79 96.67
ESolver_KS_LCAO runner 8.79 1 8.79 96.67
ESolver_KS_LCAO before_scf 0.55 1 0.55 6.02
ESolver_KS_LCAO beforesolver 0.02 1 0.02 0.21
ESolver_KS_LCAO set_matrix_grid 0.02 1 0.02 0.20
atom_arrange search 0.00 1 0.00 0.00
Grid_Technique init 0.02 1 0.02 0.20
Grid_BigCell grid_expansion_index 0.01 2 0.01 0.13
Record_adj for_2d 0.00 1 0.00 0.00
Grid_Driver Find_atom 0.00 25 0.00 0.00
LCAO_domain grid_prepare 0.00 1 0.00 0.00
Veff initialize_HR 0.00 1 0.00 0.00
OverlapNew initialize_SR 0.00 1 0.00 0.00
EkineticNew initialize_HR 0.00 1 0.00 0.00
NonlocalNew initialize_HR 0.00 1 0.00 0.00
Charge set_rho_core 0.00 1 0.00 0.01
Charge atomic_rho 0.05 1 0.05 0.53
PW_Basis_Sup recip2real 1.49 102 0.01 16.44
PW_Basis_Sup gathers_scatterp 0.26 102 0.00 2.84
Potential init_pot 0.46 1 0.46 5.08
Potential update_from_charge 5.53 17 0.33 60.82
Potential cal_fixed_v 0.02 1 0.02 0.23
PotLocal cal_fixed_v 0.02 1 0.02 0.22
Potential cal_v_eff 5.48 17 0.32 60.30
H_Hartree_pw v_hartree 0.66 17 0.04 7.27
PW_Basis_Sup real2recip 1.63 117 0.01 17.88
PW_Basis_Sup gatherp_scatters 0.14 117 0.00 1.49
PotXC cal_v_eff 4.77 17 0.28 52.45
XC_Functional v_xc 4.75 17 0.28 52.22
Potential interpolate_vrs 0.03 17 0.00 0.29
H_Ewald_pw compute_ewald 0.01 1 0.01 0.15
Charge_Mixing init_mixing 0.00 1 0.00 0.00
HSolverLCAO solve 1.86 16 0.12 20.44
HamiltLCAO updateHk 0.84 16 0.05 9.26
OperatorLCAO init 0.84 48 0.02 9.25
Veff contributeHR 0.84 16 0.05 9.24
Gint_interface cal_gint 1.76 32 0.06 19.38
Gint_interface cal_gint_vlocal 0.84 16 0.05 9.24
Gint_Tools cal_psir_ylm 0.56 200768 0.00 6.19
Gint_k transfer_pvpR 0.00 16 0.00 0.00
OverlapNew calculate_SR 0.00 1 0.00 0.01
OverlapNew contributeHk 0.00 16 0.00 0.00
EkineticNew contributeHR 0.00 16 0.00 0.01
EkineticNew calculate_HR 0.00 1 0.00 0.01
NonlocalNew contributeHR 0.00 16 0.00 0.00
NonlocalNew calculate_HR 0.00 1 0.00 0.00
OperatorLCAO contributeHk 0.00 16 0.00 0.00
HSolverLCAO hamiltSolvePsiK 0.02 16 0.00 0.23
DiagoElpa elpa_solve 0.01 16 0.00 0.16
ElecStateLCAO psiToRho 1.00 16 0.06 10.94
elecstate cal_dm 0.00 16 0.00 0.00
psiMulPsiMpi pdgemm 0.00 16 0.00 0.00
DensityMatrix cal_DMR 0.00 16 0.00 0.00
Local_Orbital_wfc wfc_2d_to_grid 0.00 17 0.00 0.00
Gint transfer_DMR 0.00 16 0.00 0.02
Gint_interface cal_gint_rho 0.92 16 0.06 10.15
Charge_Mixing get_drho 0.01 16 0.00 0.14
Charge mix_rho 0.99 15 0.07 10.87
Charge Broyden_mixing 0.19 15 0.01 2.12
ESolver_KS_LCAO out_deepks_labels 0.00 1 0.00 0.00
LCAO_Deepks_Interface out_deepks_labels 0.00 1 0.00 0.00
ESolver_KS_LCAO after_all_runners 0.00 1 0.00 0.00
ModuleIO write_istate_info 0.00 1 0.00 0.00
-------------------------------------------------------------------------------------
START Time : Fri Jun 21 09:02:11 2024
FINISH Time : Fri Jun 21 09:02:20 2024
TOTAL Time : 9
SEE INFORMATION IN : OUT.O-atom/
代码
文本
[24]
grep -n "ETOT" OUT.O-atom/running_scf.log
540: !FINAL_ETOT_IS -427.6367009979188 eV
代码
文本
[25]
cat OUT.O-atom/istate.info
BAND Energy(ev) Occupation Kpoint = 1 (0 0 0)
1 -23.7491 2
2 -8.84264 1.33333
3 -8.84264 1.33333
4 -8.84264 1.33333
5 9.10723 0
6 9.10723 0
7 9.10723 0
8 11.1297 0
9 43.8131 0
10 43.8131 0
11 43.8131 0
12 43.8132 0
13 43.8132 0
代码
文本
可以看到，非自旋极化的结果是2p轨道分别被1.3个电子占据，这显然是错误的。
代码
文本
正确的能级占据应该是：
代码
文本
2.2. 氧原子自旋极化计算
代码
文本
在来看看打开自旋极化会有什么结果：
代码
文本
[26]
cd ../1
代码
文本
[27]
cat INPUT
INPUT_PARAMETERS suffix O-atom nspin 2 pseudo_dir /abacus-develop/tests/PP_ORB orbital_dir /abacus-develop/tests/PP_ORB ecutwfc 50 # unit: Ry, 1Ry = 13.6eV; Default: 50 scf_thr 1e-7 basis_type lcao calculation scf symmetry -1 # No symmetry smearing_method gauss # Default: gauss smearing_sigma 0.0037 # unit: Ry; Default: 0.015 Ry(= 0.2 eV) mixing_beta 0.4 # for metal: 0.05-0.4, 0 - 0.1 for difficult mixing_beta_mag 0.4 mixing_gg0 0.0 # only for transition metal mixing_gg0_mag 0.0
代码
文本
nspin被设置为2 (collinear spin polarized)
代码
文本
[28]
cat STRU
ATOMIC_SPECIES O 15.999 O_ONCV_PBE-1.2.upf upf201 # label; mass; pseudo_file NUMERICAL_ORBITAL O_gga_8au_100Ry_2s2p1d.orb # numerical_orbital_file LATTICE_CONSTANT 1.8897259886 # lattice scaling factor (Bohr), 1.8897259886 Bohr = 1.0 Angstrom LATTICE_VECTORS 10.000 0.000 0.000 0.000 10.000 0.000 0.000 0.000 10.000 ATOMIC_POSITIONS Cartesian # Cartesian or Direct coordinate. O # Element type 2.0 # magnetism 1 # number of atoms 0.000 0.000 0.000 0 0 0 # the position of atoms and other parameter specify by key word
代码
文本
初始磁矩设为2.0
代码
文本
[29]
abacus
ABACUS v3.6.3
Atomic-orbital Based Ab-initio Computation at UStc
Website: http://abacus.ustc.edu.cn/
Documentation: https://abacus.deepmodeling.com/
Repository: https://github.com/abacusmodeling/abacus-develop
https://github.com/deepmodeling/abacus-develop
Commit: 615828b (Tue May 21 10:48:51 2024 +0800)
Fri Jun 21 09:02:22 2024
MAKE THE DIR : OUT.O-atom/
RUNNING WITH DEVICE : CPU / Intel(R) Xeon(R) Platinum
UNIFORM GRID DIM : 90 * 90 * 90
UNIFORM GRID DIM(BIG) : 30 * 30 * 30
DONE(0.1259 SEC) : SETUP UNITCELL
DONE(0.126185 SEC) : INIT K-POINTS
---------------------------------------------------------
Self-consistent calculations for electrons
---------------------------------------------------------
SPIN KPOINTS PROCESSORS NBASE
2 2 1 13
---------------------------------------------------------
Use Systematically Improvable Atomic bases
---------------------------------------------------------
ELEMENT ORBITALS NBASE NATOM XC
O 2s2p1d-8au 13 1
---------------------------------------------------------
Initial plane wave basis and FFT box
---------------------------------------------------------
DONE(0.13833 SEC) : INIT PLANEWAVE
-------------------------------------------
SELF-CONSISTENT :
-------------------------------------------
START CHARGE : atomic
DONE(1.2806 SEC) : INIT SCF
ITER TMAG AMAG ETOT(eV) EDIFF(eV) DRHO TIME(s)
GE1 2.00e+00 2.00e+00 -4.291790e+02 0.000000e+00 2.834e-02 1.059e+00
GE2 2.00e+00 2.00e+00 -4.291853e+02 -6.356795e-03 1.643e-02 1.012e+00
GE3 2.00e+00 2.00e+00 -4.291858e+02 -4.999497e-04 1.967e-03 1.010e+00
GE4 2.00e+00 2.00e+00 -4.291859e+02 -6.834132e-05 1.101e-03 9.368e-01
GE5 2.00e+00 2.00e+00 -4.291859e+02 -1.112699e-06 8.431e-05 9.406e-01
GE6 2.00e+00 2.00e+00 -4.291859e+02 -1.978620e-07 1.677e-05 8.904e-01
GE7 2.00e+00 2.00e+00 -4.291859e+02 -5.129007e-09 1.125e-06 8.879e-01
GE8 2.00e+00 2.00e+00 -4.291859e+02 3.712776e-10 1.210e-06 9.073e-01
GE9 2.00e+00 2.00e+00 -4.291859e+02 4.395780e-10 1.848e-08 7.879e-01
TIME STATISTICS
-------------------------------------------------------------------------------------
CLASS_NAME NAME TIME(Sec) CALLS AVG(Sec) PER(%)
-------------------------------------------------------------------------------------
total 9.73 9 1.08 100.00
Driver reading 0.02 1 0.02 0.18
Input Init 0.02 1 0.02 0.16
Input_Conv Convert 0.00 1 0.00 0.00
Driver driver_line 9.72 1 9.72 99.82
UnitCell check_tau 0.00 1 0.00 0.00
ESolver_KS_LCAO before_all_runners 0.32 1 0.32 3.31
PW_Basis_Sup setuptransform 0.01 1 0.01 0.08
PW_Basis_Sup distributeg 0.01 1 0.01 0.05
mymath heapsort 0.05 3 0.02 0.53
PW_Basis_K setuptransform 0.01 1 0.01 0.06
PW_Basis_K distributeg 0.00 1 0.00 0.03
PW_Basis setup_struc_factor 0.01 1 0.01 0.08
NOrbital_Lm extra_uniform 0.00 5 0.00 0.04
Mathzone_Add1 SplineD2 0.00 5 0.00 0.00
Mathzone_Add1 Cubic_Spline_Interpolation 0.00 5 0.00 0.02
ppcell_vl init_vloc 0.01 1 0.01 0.15
Ions opt_ions 9.37 1 9.37 96.30
ESolver_KS_LCAO runner 9.37 1 9.37 96.29
ESolver_KS_LCAO before_scf 0.94 1 0.94 9.65
ESolver_KS_LCAO beforesolver 0.02 1 0.02 0.19
ESolver_KS_LCAO set_matrix_grid 0.02 1 0.02 0.19
atom_arrange search 0.00 1 0.00 0.00
Grid_Technique init 0.02 1 0.02 0.19
Grid_BigCell grid_expansion_index 0.01 2 0.01 0.12
Record_adj for_2d 0.00 1 0.00 0.00
Grid_Driver Find_atom 0.00 27 0.00 0.00
LCAO_domain grid_prepare 0.00 1 0.00 0.00
Veff initialize_HR 0.00 1 0.00 0.00
OverlapNew initialize_SR 0.00 1 0.00 0.00
EkineticNew initialize_HR 0.00 1 0.00 0.00
NonlocalNew initialize_HR 0.00 1 0.00 0.00
Charge set_rho_core 0.00 1 0.00 0.01
Charge atomic_rho 0.07 1 0.07 0.75
PW_Basis_Sup recip2real 1.39 93 0.01 14.26
PW_Basis_Sup gathers_scatterp 0.24 93 0.00 2.51
Potential init_pot 0.83 1 0.83 8.47
Potential update_from_charge 6.49 10 0.65 66.67
Potential cal_fixed_v 0.02 1 0.02 0.23
PotLocal cal_fixed_v 0.02 1 0.02 0.22
Potential cal_v_eff 6.44 10 0.64 66.12
H_Hartree_pw v_hartree 0.44 10 0.04 4.50
PW_Basis_Sup real2recip 1.34 100 0.01 13.73
PW_Basis_Sup gatherp_scatters 0.12 100 0.00 1.19
PotXC cal_v_eff 5.92 10 0.59 60.84
XC_Functional v_xc 5.90 10 0.59 60.59
Potential interpolate_vrs 0.03 10 0.00 0.33
H_Ewald_pw compute_ewald 0.01 1 0.01 0.14
Charge_Mixing init_mixing 0.00 1 0.00 0.00
HSolverLCAO solve 1.78 9 0.20 18.27
HamiltLCAO updateHk 0.97 18 0.05 9.94
OperatorLCAO init 0.97 54 0.02 9.93
Veff contributeHR 0.97 18 0.05 9.91
Gint_interface cal_gint 1.67 27 0.06 17.14
Gint_interface cal_gint_vlocal 0.96 18 0.05 9.91
Gint_Tools cal_psir_ylm 0.44 169398 0.00 4.50
Gint_k transfer_pvpR 0.00 18 0.00 0.00
OverlapNew calculate_SR 0.00 1 0.00 0.01
OverlapNew contributeHk 0.00 18 0.00 0.00
EkineticNew contributeHR 0.00 18 0.00 0.01
EkineticNew calculate_HR 0.00 1 0.00 0.01
NonlocalNew contributeHR 0.00 18 0.00 0.00
NonlocalNew calculate_HR 0.00 1 0.00 0.00
OperatorLCAO contributeHk 0.00 18 0.00 0.00
HSolverLCAO hamiltSolvePsiK 0.02 18 0.00 0.23
DiagoElpa elpa_solve 0.02 18 0.00 0.16
ElecStateLCAO psiToRho 0.79 9 0.09 8.11
elecstate cal_dm 0.00 9 0.00 0.00
psiMulPsiMpi pdgemm 0.00 18 0.00 0.00
DensityMatrix cal_DMR 0.00 9 0.00 0.00
Local_Orbital_wfc wfc_2d_to_grid 0.00 20 0.00 0.00
Gint transfer_DMR 0.00 9 0.00 0.01
Gint_interface cal_gint_rho 0.70 9 0.08 7.23
Charge_Mixing get_drho 0.02 9 0.00 0.19
Charge mix_rho 0.61 8 0.08 6.24
Charge Broyden_mixing 0.17 8 0.02 1.79
ESolver_KS_LCAO out_deepks_labels 0.00 1 0.00 0.00
LCAO_Deepks_Interface out_deepks_labels 0.00 1 0.00 0.00
ESolver_KS_LCAO after_all_runners 0.00 1 0.00 0.00
ModuleIO write_istate_info 0.00 1 0.00 0.00
-------------------------------------------------------------------------------------
START Time : Fri Jun 21 09:02:22 2024
FINISH Time : Fri Jun 21 09:02:32 2024
TOTAL Time : 10
SEE INFORMATION IN : OUT.O-atom/
代码
文本
[30]
grep -n "ETOT" OUT.O-atom/running_scf.log
517: !FINAL_ETOT_IS -429.1858964705988 eV
代码
文本
[31]
grep -n -i "mag" OUT.O-atom/running_scf.log | tail -n 2
453: total magnetism (Bohr mag/cell) = 2 454: absolute magnetism (Bohr mag/cell) = 2.00027
代码
文本
[32]
cat OUT.O-atom/istate.info
BAND Spin up Energy(ev) Occupation Spin down Energy(ev) Occupation Kpoint = 1 (0 0 0)
1 -25.0634 1 -21.6677 1
2 -10.0903 1 -6.90171 0.333333
3 -10.0903 1 -6.90171 0.333333
4 -10.0903 1 -6.90171 0.333333
5 8.58799 0 10.0098 0
6 8.58799 0 10.0098 0
7 8.58799 0 10.0098 0
8 10.55 0 12.0896 0
9 42.8006 0 45.4149 0
10 42.8006 0 45.4149 0
11 42.8006 0 45.4149 0
12 42.8007 0 45.415 0
13 42.8007 0 45.415 0
代码
文本
虽然能量减小，总的磁矩正确（=2μB），并且区分了自旋向上和自旋向下的状态，但3个alpha电子能量相同，beta电子还是平均分配在3个轨道上，所以结果仍然错误。这样的结果是由体系的高对称性导致的简并所造成的。氧原子的基态波函数并不满足立方晶格的对称性，但由于周期性边界条件，ABACUS会把立方晶格的对称性强加在氧原子的基态波函数上，导致了能级简并。修正的方法也很简单，就是调整基矢使得晶胞形状不再是立方。
代码
文本
2.3. 氧原子自旋极化并调整晶胞形状计算
代码
文本
[33]
cd ../2
代码
文本
[34]
cat INPUT
INPUT_PARAMETERS suffix O-atom nspin 2 pseudo_dir /abacus-develop/tests/PP_ORB orbital_dir /abacus-develop/tests/PP_ORB ecutwfc 50 # unit: Ry, 1Ry = 13.6eV; Default: 50 scf_thr 1e-7 basis_type lcao calculation scf symmetry -1 # No symmetry smearing_method gauss # Default: gauss smearing_sigma 0.000037 # unit: Ry; Default: 0.015 Ry(= 0.2 eV) mixing_beta 0.4 # for metal: 0.05-0.4, 0 - 0.1 for difficult mixing_beta_mag 0.4 mixing_gg0 0.0 # only for transition metal mixing_gg0_mag 0.0
代码
文本
这里有一个小细节，就是smearing的sigma值需要比之前的再小两个数量级以上，否则由于展宽，还是会得到错误的能级占据。(读者可以尝试：不改变sigma值得到的结果和2.2.相同，小一个数量级得到两个p轨道分别被0.5个beta电子占据）
代码
文本
[35]
cat STRU
ATOMIC_SPECIES O 15.999 O_ONCV_PBE-1.2.upf upf201 # label; mass; pseudo_file NUMERICAL_ORBITAL O_gga_8au_100Ry_2s2p1d.orb # numerical_orbital_file LATTICE_CONSTANT 1.8897259886 # lattice scaling factor (Bohr), 1.8897259886 Bohr = 1.0 Angstrom LATTICE_VECTORS 9.000 0.000 0.000 0.000 10.100 0.000 0.000 0.000 10.900 ATOMIC_POSITIONS Cartesian # Cartesian or Direct coordinate. O # Element type 2.0 # magnetism 1 # number of atoms 0.000 0.000 0.000 0 0 0 # the position of atoms and other parameter specify by key word
代码
文本
调整晶格基矢
代码
文本
[36]
abacus
ABACUS v3.6.3
Atomic-orbital Based Ab-initio Computation at UStc
Website: http://abacus.ustc.edu.cn/
Documentation: https://abacus.deepmodeling.com/
Repository: https://github.com/abacusmodeling/abacus-develop
https://github.com/deepmodeling/abacus-develop
Commit: 615828b (Tue May 21 10:48:51 2024 +0800)
Fri Jun 21 09:02:33 2024
MAKE THE DIR : OUT.O-atom/
RUNNING WITH DEVICE : CPU / Intel(R) Xeon(R) Platinum
UNIFORM GRID DIM : 80 * 90 * 96
UNIFORM GRID DIM(BIG) : 16 * 18 * 24
DONE(0.128696 SEC) : SETUP UNITCELL
DONE(0.128953 SEC) : INIT K-POINTS
---------------------------------------------------------
Self-consistent calculations for electrons
---------------------------------------------------------
SPIN KPOINTS PROCESSORS NBASE
2 2 1 13
---------------------------------------------------------
Use Systematically Improvable Atomic bases
---------------------------------------------------------
ELEMENT ORBITALS NBASE NATOM XC
O 2s2p1d-8au 13 1
---------------------------------------------------------
Initial plane wave basis and FFT box
---------------------------------------------------------
DONE(0.140501 SEC) : INIT PLANEWAVE
-------------------------------------------
SELF-CONSISTENT :
-------------------------------------------
START CHARGE : atomic
DONE(1.98248 SEC) : INIT SCF
ITER TMAG AMAG ETOT(eV) EDIFF(eV) DRHO TIME(s)
GE1 2.00e+00 2.00e+00 -4.291431e+02 0.000000e+00 3.296e-02 9.848e-01
GE2 2.00e+00 2.02e+00 -4.291459e+02 -2.812673e-03 1.345e-01 9.970e-01
GE3 2.00e+00 2.02e+00 -4.291402e+02 5.658815e-03 1.346e-01 1.030e+00
GE4 2.00e+00 2.01e+00 -4.292931e+02 -1.528794e-01 1.087e-01 9.302e-01
GE5 2.00e+00 2.02e+00 -4.293094e+02 -1.627599e-02 1.051e-01 9.545e-01
GE6 2.00e+00 2.02e+00 -4.293046e+02 4.772784e-03 1.038e-01 9.381e-01
GE7 2.00e+00 2.02e+00 -4.292966e+02 7.982797e-03 1.043e-01 9.442e-01
GE8 2.00e+00 2.02e+00 -4.293032e+02 -6.607929e-03 1.044e-01 9.644e-01
GE9 2.00e+00 2.02e+00 -4.292990e+02 4.198744e-03 1.039e-01 9.233e-01
GE10 2.00e+00 2.02e+00 -4.292975e+02 1.508327e-03 1.019e-01 9.037e-01
GE11 2.00e+00 2.02e+00 -4.292992e+02 -1.649717e-03 1.041e-01 8.421e-01
GE12 2.00e+00 2.02e+00 -4.292996e+02 -3.919632e-04 9.796e-02 8.274e-01
GE13 2.00e+00 2.01e+00 -4.293005e+02 -9.130051e-04 6.985e-02 8.485e-01
GE14 2.00e+00 2.02e+00 -4.293003e+02 1.294081e-04 9.923e-02 8.372e-01
GE15 2.00e+00 2.01e+00 -4.293001e+02 2.169740e-04 8.781e-02 8.548e-01
GE16 2.00e+00 2.00e+00 -4.293001e+02 7.652402e-05 4.904e-02 8.387e-01
GE17 2.00e+00 2.00e+00 -4.293001e+02 -4.549538e-05 8.513e-03 8.262e-01
GE18 2.00e+00 2.00e+00 -4.293000e+02 6.701416e-05 5.459e-02 8.168e-01
GE19 2.00e+00 2.00e+00 -4.293001e+02 -7.127339e-05 1.116e-02 8.541e-01
GE20 2.00e+00 2.00e+00 -4.293001e+02 -1.211892e-05 3.085e-02 8.214e-01
GE21 2.00e+00 2.00e+00 -4.293001e+02 -1.423311e-06 1.194e-02 8.221e-01
GE22 2.00e+00 2.00e+00 -4.293001e+02 -3.368104e-06 8.629e-04 8.546e-01
GE23 2.00e+00 2.00e+00 -4.293001e+02 5.129392e-07 5.315e-03 8.279e-01
GE24 2.00e+00 2.00e+00 -4.293001e+02 -3.448710e-07 9.367e-04 8.289e-01
GE25 2.00e+00 2.00e+00 -4.293001e+02 -2.475070e-08 2.791e-04 8.616e-01
GE26 2.00e+00 2.00e+00 -4.293001e+02 -8.088449e-09 2.125e-04 8.601e-01
GE27 2.00e+00 2.00e+00 -4.293001e+02 5.451125e-09 6.283e-04 8.291e-01
GE28 2.00e+00 2.00e+00 -4.293001e+02 3.104212e-10 2.752e-04 8.367e-01
GE29 2.00e+00 2.00e+00 -4.293001e+02 -1.206399e-09 4.066e-06 9.238e-01
GE30 2.00e+00 2.00e+00 -4.293001e+02 -7.228821e-10 3.451e-07 8.402e-01
GE31 2.00e+00 2.00e+00 -4.293001e+02 1.050125e-09 4.186e-08 7.788e-01
TIME STATISTICS
-------------------------------------------------------------------------------------
CLASS_NAME NAME TIME(Sec) CALLS AVG(Sec) PER(%)
-------------------------------------------------------------------------------------
total 29.21 9 3.25 100.00
Driver reading 0.02 1 0.02 0.06
Input Init 0.01 1 0.01 0.05
Input_Conv Convert 0.00 1 0.00 0.00
Driver driver_line 29.20 1 29.20 99.94
UnitCell check_tau 0.00 1 0.00 0.00
ESolver_KS_LCAO before_all_runners 0.70 1 0.70 2.39
PW_Basis_Sup setuptransform 0.01 1 0.01 0.02
PW_Basis_Sup distributeg 0.00 1 0.00 0.02
mymath heapsort 0.06 3 0.02 0.19
PW_Basis_K setuptransform 0.01 1 0.01 0.02
PW_Basis_K distributeg 0.00 1 0.00 0.01
PW_Basis setup_struc_factor 0.01 1 0.01 0.03
NOrbital_Lm extra_uniform 0.00 5 0.00 0.01
Mathzone_Add1 SplineD2 0.00 5 0.00 0.00
Mathzone_Add1 Cubic_Spline_Interpolation 0.00 5 0.00 0.01
ppcell_vl init_vloc 0.40 1 0.40 1.37
Ions opt_ions 28.48 1 28.48 97.49
ESolver_KS_LCAO runner 28.48 1 28.48 97.49
ESolver_KS_LCAO before_scf 1.27 1 1.27 4.34
ESolver_KS_LCAO beforesolver 0.01 1 0.01 0.02
ESolver_KS_LCAO set_matrix_grid 0.01 1 0.01 0.02
atom_arrange search 0.00 1 0.00 0.00
Grid_Technique init 0.01 1 0.01 0.02
Grid_BigCell grid_expansion_index 0.00 2 0.00 0.01
Record_adj for_2d 0.00 1 0.00 0.00
Grid_Driver Find_atom 0.00 71 0.00 0.00
LCAO_domain grid_prepare 0.00 1 0.00 0.00
Veff initialize_HR 0.00 1 0.00 0.00
OverlapNew initialize_SR 0.00 1 0.00 0.00
EkineticNew initialize_HR 0.00 1 0.00 0.00
NonlocalNew initialize_HR 0.00 1 0.00 0.00
Charge set_rho_core 0.00 1 0.00 0.00
Charge atomic_rho 0.47 1 0.47 1.62
PW_Basis_Sup recip2real 3.95 291 0.01 13.51
PW_Basis_Sup gathers_scatterp 0.73 291 0.00 2.51
Potential init_pot 0.77 1 0.77 2.62
Potential update_from_charge 18.67 32 0.58 63.89
Potential cal_fixed_v 0.02 1 0.02 0.07
PotLocal cal_fixed_v 0.02 1 0.02 0.07
Potential cal_v_eff 18.55 32 0.58 63.49
H_Hartree_pw v_hartree 1.27 32 0.04 4.35
PW_Basis_Sup real2recip 3.98 320 0.01 13.64
PW_Basis_Sup gatherp_scatters 0.37 320 0.00 1.27
PotXC cal_v_eff 17.06 32 0.53 58.40
XC_Functional v_xc 16.98 32 0.53 58.13
Potential interpolate_vrs 0.10 32 0.00 0.33
H_Ewald_pw compute_ewald 0.01 1 0.01 0.05
Charge_Mixing init_mixing 0.00 1 0.00 0.00
HSolverLCAO solve 5.74 31 0.19 19.65
HamiltLCAO updateHk 3.12 62 0.05 10.70
OperatorLCAO init 3.12 186 0.02 10.69
Veff contributeHR 3.12 62 0.05 10.67
Gint_interface cal_gint 5.37 93 0.06 18.37
Gint_interface cal_gint_vlocal 3.12 62 0.05 10.67
Gint_Tools cal_psir_ylm 1.36 176700 0.00 4.65
Gint_k transfer_pvpR 0.00 62 0.00 0.00
OverlapNew calculate_SR 0.00 1 0.00 0.00
OverlapNew contributeHk 0.00 62 0.00 0.00
EkineticNew contributeHR 0.00 62 0.00 0.00
EkineticNew calculate_HR 0.00 1 0.00 0.00
NonlocalNew contributeHR 0.00 62 0.00 0.00
NonlocalNew calculate_HR 0.00 1 0.00 0.00
OperatorLCAO contributeHk 0.00 62 0.00 0.00
HSolverLCAO hamiltSolvePsiK 0.07 62 0.00 0.25
DiagoElpa elpa_solve 0.05 62 0.00 0.17
ElecStateLCAO psiToRho 2.54 31 0.08 8.70
elecstate cal_dm 0.01 31 0.00 0.02
psiMulPsiMpi pdgemm 0.00 62 0.00 0.00
DensityMatrix cal_DMR 0.00 31 0.00 0.00
Local_Orbital_wfc wfc_2d_to_grid 0.00 64 0.00 0.00
Gint transfer_DMR 0.00 31 0.00 0.01
Gint_interface cal_gint_rho 2.25 31 0.07 7.71
Charge_Mixing get_drho 0.05 31 0.00 0.18
Charge mix_rho 2.28 30 0.08 7.81
Charge Broyden_mixing 0.79 30 0.03 2.71
ESolver_KS_LCAO out_deepks_labels 0.00 1 0.00 0.00
LCAO_Deepks_Interface out_deepks_labels 0.00 1 0.00 0.00
ESolver_KS_LCAO after_all_runners 0.00 1 0.00 0.00
ModuleIO write_istate_info 0.00 1 0.00 0.00
-------------------------------------------------------------------------------------
START Time : Fri Jun 21 09:02:33 2024
FINISH Time : Fri Jun 21 09:03:02 2024
TOTAL Time : 29
SEE INFORMATION IN : OUT.O-atom/
代码
文本
[37]
grep -n "ETOT" OUT.O-atom/running_scf.log
869: !FINAL_ETOT_IS -429.3001168335124 eV
代码
文本
[38]
cat OUT.O-atom/istate.info
BAND Spin up Energy(ev) Occupation Spin down Energy(ev) Occupation Kpoint = 1 (0 0 0)
1 -25.0444 1 -21.4951 1
2 -10.8316 1 -7.06623 0.500033
3 -9.68406 1 -7.06623 0.499967
4 -9.68388 1 -6.07364 0
5 8.29863 0 9.90882 0
6 8.75173 0 9.90901 0
7 8.75173 0 10.5538 0
8 10.564 0 12.1768 0
9 42.3685 0 45.2654 0
10 42.589 0 45.2659 0
11 42.5891 0 45.5872 0
12 43.2907 0 45.5872 0
13 43.2909 0 45.9584 0
代码
文本
这样我们就得到了正确的O原子磁矩和能级占据状态，并且总能量进一步降低。
代码
文本
3. 氢分子能量及结合能计算
代码
文本
接下来我们进行分子的能量及结合能计算。对于氢分子和氧分子，结合能就是分子能量减去2*原子能量。
代码
文本
[39]
cd ../../H2-molecule
代码
文本
[40]
cat INPUT
INPUT_PARAMETERS suffix H2 pseudo_dir /abacus-develop/tests/PP_ORB orbital_dir /abacus-develop/tests/PP_ORB ecutwfc 50 # unit: Ry, 1Ry = 13.6eV; Default: 50 scf_thr 1e-7 basis_type lcao calculation scf symmetry -1 # No symmetry smearing_method gauss # Default: gauss smearing_sigma 0.0037 # unit: Ry; Default: 0.015 Ry(= 0.2 eV)
代码
文本
由于氢分子没有未配对电子，所以这里我们进行非自旋极化计算（nspin默认为1）
代码
文本
[41]
cat STRU
ATOMIC_SPECIES H 1.008 H_ONCV_PBE-1.2.upf upf201 # label; mass; pseudo_file NUMERICAL_ORBITAL H_gga_6au_60Ry_2s1p.orb # numerical_orbital_file LATTICE_CONSTANT 1.8897259886 # lattice scaling factor (Bohr), 1.8897259886 Bohr = 1.0 Angstrom LATTICE_VECTORS 10.000 0.000 0.000 0.000 10.000 0.000 0.000 0.000 10.000 ATOMIC_POSITIONS Cartesian # Cartesian or Direct coordinate. H # Element type 0.0 # magnetism 2 # number of atoms 0.000 0.000 0.000 0 0 0 # the position of atoms and other parameter specify by key word 0.000 0.000 0.742 0 0 0
代码
文本
这里我们设置一个H原子位于原点，另一个H原子位于z轴，最后一行的第三个数字即为H-H键的键长0.742 Angstrom.
代码
文本
[42]
abacus
ABACUS v3.6.3
Atomic-orbital Based Ab-initio Computation at UStc
Website: http://abacus.ustc.edu.cn/
Documentation: https://abacus.deepmodeling.com/
Repository: https://github.com/abacusmodeling/abacus-develop
https://github.com/deepmodeling/abacus-develop
Commit: 615828b (Tue May 21 10:48:51 2024 +0800)
Fri Jun 21 09:03:04 2024
MAKE THE DIR : OUT.H2/
RUNNING WITH DEVICE : CPU / Intel(R) Xeon(R) Platinum
UNIFORM GRID DIM : 90 * 90 * 90
UNIFORM GRID DIM(BIG) : 30 * 30 * 30
DONE(0.122874 SEC) : SETUP UNITCELL
DONE(0.123135 SEC) : INIT K-POINTS
---------------------------------------------------------
Self-consistent calculations for electrons
---------------------------------------------------------
SPIN KPOINTS PROCESSORS NBASE
1 1 1 10
---------------------------------------------------------
Use Systematically Improvable Atomic bases
---------------------------------------------------------
ELEMENT ORBITALS NBASE NATOM XC
H 2s1p-6au 5 2
---------------------------------------------------------
Initial plane wave basis and FFT box
---------------------------------------------------------
DONE(0.131851 SEC) : INIT PLANEWAVE
-------------------------------------------
SELF-CONSISTENT :
-------------------------------------------
START CHARGE : atomic
DONE(0.697262 SEC) : INIT SCF
ITER ETOT(eV) EDIFF(eV) DRHO TIME(s)
GE1 -3.152662e+01 0.000000e+00 4.180e-01 4.811e-01
GE2 -3.159739e+01 -7.077849e-02 8.928e-02 4.753e-01
GE3 -3.160044e+01 -3.043509e-03 4.526e-02 4.822e-01
GE4 -3.160208e+01 -1.641386e-03 2.196e-02 4.796e-01
GE5 -3.160303e+01 -9.536240e-04 1.419e-02 4.684e-01
GE6 -3.160390e+01 -8.650884e-04 9.136e-03 5.108e-01
GE7 -3.160412e+01 -2.219038e-04 4.016e-03 4.911e-01
GE8 -3.160417e+01 -4.951651e-05 1.441e-03 5.160e-01
GE9 -3.160418e+01 -6.533386e-06 2.869e-04 4.866e-01
GE10 -3.160418e+01 -6.505930e-07 9.217e-05 4.894e-01
GE11 -3.160418e+01 -7.508300e-08 1.646e-05 4.733e-01
GE12 -3.160418e+01 3.992951e-08 5.282e-06 4.642e-01
GE13 -3.160418e+01 -2.772274e-09 1.350e-06 4.483e-01
GE14 -3.160418e+01 2.847300e-10 3.448e-07 4.386e-01
GE15 -3.160418e+01 1.971068e-10 1.910e-07 4.509e-01
GE16 -3.160418e+01 4.350343e-13 1.133e-07 4.666e-01
GE17 -3.160418e+01 -4.531608e-13 6.072e-08 3.908e-01
TIME STATISTICS
-------------------------------------------------------------------------------------
CLASS_NAME NAME TIME(Sec) CALLS AVG(Sec) PER(%)
-------------------------------------------------------------------------------------
total 8.73 9 0.97 100.00
Driver reading 0.02 1 0.02 0.19
Input Init 0.01 1 0.01 0.17
Input_Conv Convert 0.00 1 0.00 0.00
Driver driver_line 8.71 1 8.71 99.81
UnitCell check_tau 0.00 1 0.00 0.00
ESolver_KS_LCAO before_all_runners 0.23 1 0.23 2.66
PW_Basis_Sup setuptransform 0.01 1 0.01 0.08
PW_Basis_Sup distributeg 0.00 1 0.00 0.06
mymath heapsort 0.05 3 0.02 0.59
PW_Basis_K setuptransform 0.00 1 0.00 0.05
PW_Basis_K distributeg 0.00 1 0.00 0.03
PW_Basis setup_struc_factor 0.02 1 0.02 0.19
NOrbital_Lm extra_uniform 0.00 3 0.00 0.02
Mathzone_Add1 SplineD2 0.00 3 0.00 0.00
Mathzone_Add1 Cubic_Spline_Interpolation 0.00 3 0.00 0.01
ppcell_vl init_vloc 0.01 1 0.01 0.17
Ions opt_ions 8.47 1 8.47 97.02
ESolver_KS_LCAO runner 8.47 1 8.47 97.02
ESolver_KS_LCAO before_scf 0.45 1 0.45 5.13
ESolver_KS_LCAO beforesolver 0.01 1 0.01 0.15
ESolver_KS_LCAO set_matrix_grid 0.01 1 0.01 0.15
atom_arrange search 0.00 1 0.00 0.00
Grid_Technique init 0.01 1 0.01 0.15
Grid_BigCell grid_expansion_index 0.01 2 0.00 0.10
Record_adj for_2d 0.00 1 0.00 0.00
Grid_Driver Find_atom 0.00 52 0.00 0.00
LCAO_domain grid_prepare 0.00 1 0.00 0.00
Veff initialize_HR 0.00 1 0.00 0.00
OverlapNew initialize_SR 0.00 1 0.00 0.00
EkineticNew initialize_HR 0.00 1 0.00 0.00
NonlocalNew initialize_HR 0.00 1 0.00 0.00
Charge set_rho_core 0.00 1 0.00 0.01
Charge atomic_rho 0.05 1 0.05 0.56
PW_Basis_Sup recip2real 1.66 108 0.02 19.06
PW_Basis_Sup gathers_scatterp 0.29 108 0.00 3.38
Potential init_pot 0.36 1 0.36 4.16
Potential update_from_charge 5.70 18 0.32 65.31
Potential cal_fixed_v 0.02 1 0.02 0.25
PotLocal cal_fixed_v 0.02 1 0.02 0.24
Potential cal_v_eff 5.65 18 0.31 64.74
H_Hartree_pw v_hartree 0.73 18 0.04 8.35
PW_Basis_Sup real2recip 1.75 124 0.01 20.08
PW_Basis_Sup gatherp_scatters 0.15 124 0.00 1.71
PotXC cal_v_eff 4.86 18 0.27 55.72
XC_Functional v_xc 4.84 18 0.27 55.47
Potential interpolate_vrs 0.03 18 0.00 0.32
H_Ewald_pw compute_ewald 0.02 1 0.02 0.20
Charge_Mixing init_mixing 0.00 1 0.00 0.00
HSolverLCAO solve 1.26 17 0.07 14.46
HamiltLCAO updateHk 0.56 17 0.03 6.43
OperatorLCAO init 0.56 51 0.01 6.43
Veff contributeHR 0.56 17 0.03 6.42
Gint_interface cal_gint 1.17 34 0.03 13.35
Gint_interface cal_gint_vlocal 0.56 17 0.03 6.41
Gint_Tools cal_psir_ylm 0.36 116450 0.00 4.15
Gint_k transfer_pvpR 0.00 17 0.00 0.00
OverlapNew calculate_SR 0.00 1 0.00 0.00
OverlapNew contributeHk 0.00 17 0.00 0.00
EkineticNew contributeHR 0.00 17 0.00 0.00
EkineticNew calculate_HR 0.00 1 0.00 0.00
NonlocalNew contributeHR 0.00 17 0.00 0.00
NonlocalNew calculate_HR 0.00 1 0.00 0.00
OperatorLCAO contributeHk 0.00 17 0.00 0.00
HSolverLCAO hamiltSolvePsiK 0.02 17 0.00 0.24
DiagoElpa elpa_solve 0.01 17 0.00 0.16
ElecStateLCAO psiToRho 0.68 17 0.04 7.79
elecstate cal_dm 0.00 17 0.00 0.01
psiMulPsiMpi pdgemm 0.00 17 0.00 0.00
DensityMatrix cal_DMR 0.00 17 0.00 0.00
Local_Orbital_wfc wfc_2d_to_grid 0.00 18 0.00 0.00
Gint transfer_DMR 0.00 17 0.00 0.01
Gint_interface cal_gint_rho 0.61 17 0.04 6.94
Charge_Mixing get_drho 0.01 17 0.00 0.17
Charge mix_rho 1.07 16 0.07 12.24
Charge Broyden_mixing 0.20 16 0.01 2.30
ESolver_KS_LCAO out_deepks_labels 0.00 1 0.00 0.00
LCAO_Deepks_Interface out_deepks_labels 0.00 1 0.00 0.00
ESolver_KS_LCAO after_all_runners 0.00 1 0.00 0.00
ModuleIO write_istate_info 0.00 1 0.00 0.00
-------------------------------------------------------------------------------------
START Time : Fri Jun 21 09:03:04 2024
FINISH Time : Fri Jun 21 09:03:13 2024
TOTAL Time : 9
SEE INFORMATION IN : OUT.H2/
代码
文本
[43]
grep -n "ETOT" OUT.H2/running_scf.log
547: !FINAL_ETOT_IS -31.60417626324018 eV
代码
文本
通过简单的计算可以得到氢分子的结合能为:-4.656 eV
代码
文本
4. 氧分子能量及结合能计算
代码
文本
接下来我们进行氧分子的能量和结合能计算。氧分子的基态为三重态，存在两个未配对电子，因此应该存在净磁矩。同样地，我们可以对比一下非自旋极化和自旋极化计算的结果有什么不同。我们在O2-molecule下准备了两个文件夹：0,1，分别对应非自旋极化，自旋极化计算。
代码
文本
代码
文本
[44]
cd ../O2-molecule
代码
文本
[45]
ls
0 1
代码
文本
4.1. 氧分子非自旋极化计算
代码
文本
[46]
cd 0
代码
文本
[47]
abacus
ABACUS v3.6.3
Atomic-orbital Based Ab-initio Computation at UStc
Website: http://abacus.ustc.edu.cn/
Documentation: https://abacus.deepmodeling.com/
Repository: https://github.com/abacusmodeling/abacus-develop
https://github.com/deepmodeling/abacus-develop
Commit: 615828b (Tue May 21 10:48:51 2024 +0800)
Fri Jun 21 09:03:14 2024
MAKE THE DIR : OUT.O2/
RUNNING WITH DEVICE : CPU / Intel(R) Xeon(R) Platinum
UNIFORM GRID DIM : 90 * 90 * 90
UNIFORM GRID DIM(BIG) : 30 * 30 * 30
DONE(0.124653 SEC) : SETUP UNITCELL
DONE(0.12491 SEC) : INIT K-POINTS
---------------------------------------------------------
Self-consistent calculations for electrons
---------------------------------------------------------
SPIN KPOINTS PROCESSORS NBASE
1 1 1 26
---------------------------------------------------------
Use Systematically Improvable Atomic bases
---------------------------------------------------------
ELEMENT ORBITALS NBASE NATOM XC
O 2s2p1d-8au 13 2
---------------------------------------------------------
Initial plane wave basis and FFT box
---------------------------------------------------------
DONE(0.133616 SEC) : INIT PLANEWAVE
-------------------------------------------
SELF-CONSISTENT :
-------------------------------------------
START CHARGE : atomic
DONE(0.81509 SEC) : INIT SCF
ITER ETOT(eV) EDIFF(eV) DRHO TIME(s)
GE1 -8.637175e+02 0.000000e+00 7.302e-02 6.469e-01
GE2 -8.638253e+02 -1.078260e-01 1.609e-02 6.155e-01
GE3 -8.638276e+02 -2.347960e-03 4.174e-03 6.186e-01
GE4 -8.638280e+02 -4.025790e-04 1.574e-03 6.426e-01
GE5 -8.638282e+02 -2.020745e-04 9.361e-04 6.272e-01
GE6 -8.638283e+02 -7.308627e-05 7.718e-04 6.121e-01
GE7 -8.638285e+02 -2.104337e-04 6.191e-04 5.827e-01
GE8 -8.638286e+02 -1.190871e-04 3.369e-04 5.978e-01
GE9 -8.638286e+02 -4.681939e-06 1.467e-04 6.099e-01
GE10 -8.638287e+02 -2.969437e-05 1.314e-04 5.897e-01
GE11 -8.638287e+02 -1.807157e-05 6.731e-05 5.990e-01
GE12 -8.638287e+02 -2.054757e-07 1.996e-05 6.141e-01
GE13 -8.638287e+02 -2.994458e-06 1.794e-05 5.935e-01
GE14 -8.638287e+02 -5.609333e-08 3.559e-06 5.820e-01
GE15 -8.638287e+02 -3.427162e-08 9.870e-07 5.862e-01
GE16 -8.638287e+02 2.684839e-09 2.153e-07 5.960e-01
GE17 -8.638287e+02 3.494873e-09 1.103e-07 5.799e-01
GE18 -8.638287e+02 -1.734530e-09 7.254e-08 5.029e-01
TIME STATISTICS
-------------------------------------------------------------------------------------
CLASS_NAME NAME TIME(Sec) CALLS AVG(Sec) PER(%)
-------------------------------------------------------------------------------------
total 11.63 9 1.29 100.00
Driver reading 0.02 1 0.02 0.14
Input Init 0.02 1 0.02 0.13
Input_Conv Convert 0.00 1 0.00 0.00
Driver driver_line 11.61 1 11.61 99.86
UnitCell check_tau 0.00 1 0.00 0.00
ESolver_KS_LCAO before_all_runners 0.28 1 0.28 2.42
PW_Basis_Sup setuptransform 0.01 1 0.01 0.06
PW_Basis_Sup distributeg 0.00 1 0.00 0.04
mymath heapsort 0.05 3 0.02 0.44
PW_Basis_K setuptransform 0.00 1 0.00 0.04
PW_Basis_K distributeg 0.00 1 0.00 0.02
PW_Basis setup_struc_factor 0.02 1 0.02 0.14
NOrbital_Lm extra_uniform 0.00 5 0.00 0.03
Mathzone_Add1 SplineD2 0.00 5 0.00 0.00
Mathzone_Add1 Cubic_Spline_Interpolation 0.00 5 0.00 0.02
ppcell_vl init_vloc 0.01 1 0.01 0.12
Ions opt_ions 11.32 1 11.32 97.34
ESolver_KS_LCAO runner 11.32 1 11.32 97.34
ESolver_KS_LCAO before_scf 0.52 1 0.52 4.44
ESolver_KS_LCAO beforesolver 0.02 1 0.02 0.16
ESolver_KS_LCAO set_matrix_grid 0.02 1 0.02 0.16
atom_arrange search 0.00 1 0.00 0.00
Grid_Technique init 0.02 1 0.02 0.16
Grid_BigCell grid_expansion_index 0.01 2 0.01 0.10
Record_adj for_2d 0.00 1 0.00 0.00
Grid_Driver Find_atom 0.00 54 0.00 0.00
LCAO_domain grid_prepare 0.00 1 0.00 0.00
Veff initialize_HR 0.00 1 0.00 0.00
OverlapNew initialize_SR 0.00 1 0.00 0.00
EkineticNew initialize_HR 0.00 1 0.00 0.00
NonlocalNew initialize_HR 0.00 1 0.00 0.00
Charge set_rho_core 0.00 1 0.00 0.01
Charge atomic_rho 0.05 1 0.05 0.43
PW_Basis_Sup recip2real 1.64 114 0.01 14.10
PW_Basis_Sup gathers_scatterp 0.29 114 0.00 2.46
Potential init_pot 0.43 1 0.43 3.66
Potential update_from_charge 6.40 19 0.34 55.05
Potential cal_fixed_v 0.02 1 0.02 0.19
PotLocal cal_fixed_v 0.02 1 0.02 0.18
Potential cal_v_eff 6.35 19 0.33 54.61
H_Hartree_pw v_hartree 0.75 19 0.04 6.46
PW_Basis_Sup real2recip 1.80 131 0.01 15.48
PW_Basis_Sup gatherp_scatters 0.15 131 0.00 1.32
PotXC cal_v_eff 5.54 19 0.29 47.63
XC_Functional v_xc 5.52 19 0.29 47.43
Potential interpolate_vrs 0.03 19 0.00 0.25
H_Ewald_pw compute_ewald 0.02 1 0.02 0.14
Charge_Mixing init_mixing 0.00 1 0.00 0.00
HSolverLCAO solve 3.33 18 0.18 28.63
HamiltLCAO updateHk 1.56 18 0.09 13.41
OperatorLCAO init 1.56 54 0.03 13.39
Veff contributeHR 1.55 18 0.09 13.37
Gint_interface cal_gint 3.21 36 0.09 27.57
Gint_interface cal_gint_vlocal 1.55 18 0.09 13.36
Gint_Tools cal_psir_ylm 1.17 260208 0.00 10.06
Gint_k transfer_pvpR 0.00 18 0.00 0.00
OverlapNew calculate_SR 0.00 1 0.00 0.01
OverlapNew contributeHk 0.00 18 0.00 0.00
EkineticNew contributeHR 0.00 18 0.00 0.01
EkineticNew calculate_HR 0.00 1 0.00 0.01
NonlocalNew contributeHR 0.00 18 0.00 0.01
NonlocalNew calculate_HR 0.00 1 0.00 0.01
OperatorLCAO contributeHk 0.00 18 0.00 0.00
HSolverLCAO hamiltSolvePsiK 0.03 18 0.00 0.27
DiagoElpa elpa_solve 0.02 18 0.00 0.21
ElecStateLCAO psiToRho 1.74 18 0.10 14.95
elecstate cal_dm 0.00 18 0.00 0.01
psiMulPsiMpi pdgemm 0.00 18 0.00 0.00
DensityMatrix cal_DMR 0.00 18 0.00 0.00
Local_Orbital_wfc wfc_2d_to_grid 0.00 19 0.00 0.00
Gint transfer_DMR 0.00 18 0.00 0.03
Gint_interface cal_gint_rho 1.65 18 0.09 14.21
Charge_Mixing get_drho 0.02 18 0.00 0.13
Charge mix_rho 1.12 17 0.07 9.66
Charge Broyden_mixing 0.21 17 0.01 1.83
ESolver_KS_LCAO out_deepks_labels 0.00 1 0.00 0.00
LCAO_Deepks_Interface out_deepks_labels 0.00 1 0.00 0.00
ESolver_KS_LCAO after_all_runners 0.00 1 0.00 0.00
ModuleIO write_istate_info 0.00 1 0.00 0.00
-------------------------------------------------------------------------------------
START Time : Fri Jun 21 09:03:14 2024
FINISH Time : Fri Jun 21 09:03:26 2024
TOTAL Time : 12
SEE INFORMATION IN : OUT.O2/
代码
文本
[48]
grep -n "ETOT" OUT.O2/running_scf.log
568: !FINAL_ETOT_IS -863.8286878069905 eV
代码
文本
[49]
cat OUT.O2/istate.info
BAND Energy(ev) Occupation Kpoint = 1 (0 0 0)
1 -32.313 2
2 -19.4683 2
3 -12.9726 2
4 -12.4935 2
5 -12.4935 2
6 -5.56572 1
7 -5.56572 1
8 3.34721 0
9 8.00368 0
10 8.00368 0
11 8.63598 0
12 9.98339 0
13 11.786 0
14 13.8885 0
15 13.8885 0
16 37.1953 0
代码
文本
可以看到，非自旋极化的计算结果与结构化学中氧分子的电子结构并不一致。
代码
文本
4.2. 氧分子自旋极化计算
代码
文本
[50]
cd ../1
代码
文本
[51]
abacus
ABACUS v3.6.3
Atomic-orbital Based Ab-initio Computation at UStc
Website: http://abacus.ustc.edu.cn/
Documentation: https://abacus.deepmodeling.com/
Repository: https://github.com/abacusmodeling/abacus-develop
https://github.com/deepmodeling/abacus-develop
Commit: 615828b (Tue May 21 10:48:51 2024 +0800)
Fri Jun 21 09:03:27 2024
MAKE THE DIR : OUT.O2/
RUNNING WITH DEVICE : CPU / Intel(R) Xeon(R) Platinum
UNIFORM GRID DIM : 90 * 90 * 90
UNIFORM GRID DIM(BIG) : 30 * 30 * 30
DONE(0.137708 SEC) : SETUP UNITCELL
DONE(0.137973 SEC) : INIT K-POINTS
---------------------------------------------------------
Self-consistent calculations for electrons
---------------------------------------------------------
SPIN KPOINTS PROCESSORS NBASE
2 2 1 26
---------------------------------------------------------
Use Systematically Improvable Atomic bases
---------------------------------------------------------
ELEMENT ORBITALS NBASE NATOM XC
O 2s2p1d-8au 13 2
---------------------------------------------------------
Initial plane wave basis and FFT box
---------------------------------------------------------
DONE(0.149903 SEC) : INIT PLANEWAVE
-------------------------------------------
SELF-CONSISTENT :
-------------------------------------------
START CHARGE : atomic
DONE(1.28413 SEC) : INIT SCF
ITER TMAG AMAG ETOT(eV) EDIFF(eV) DRHO TIME(s)
GE1 2.00e+00 2.01e+00 -8.648089e+02 0.000000e+00 1.056e-01 1.302e+00
GE2 2.00e+00 2.05e+00 -8.649836e+02 -1.746369e-01 5.237e-02 1.281e+00
GE3 2.00e+00 2.03e+00 -8.649720e+02 1.153243e-02 2.598e-02 1.356e+00
GE4 2.00e+00 2.03e+00 -8.649797e+02 -7.727290e-03 8.303e-03 1.349e+00
GE5 2.00e+00 2.03e+00 -8.649799e+02 -1.722923e-04 4.829e-03 1.332e+00
GE6 2.00e+00 2.03e+00 -8.649801e+02 -1.910745e-04 1.848e-03 1.323e+00
GE7 2.00e+00 2.03e+00 -8.649803e+02 -2.400115e-04 1.303e-03 1.354e+00
GE8 2.00e+00 2.03e+00 -8.649805e+02 -1.487623e-04 9.556e-04 1.304e+00
GE9 2.00e+00 2.03e+00 -8.649806e+02 -7.231446e-05 7.395e-04 1.298e+00
GE10 2.00e+00 2.03e+00 -8.649807e+02 -1.322579e-04 6.482e-04 1.274e+00
GE11 2.00e+00 2.03e+00 -8.649808e+02 -9.685546e-05 4.837e-04 1.263e+00
GE12 2.00e+00 2.03e+00 -8.649809e+02 -8.271361e-05 3.693e-04 1.229e+00
GE13 2.00e+00 2.03e+00 -8.649810e+02 -7.332501e-05 2.754e-04 1.246e+00
GE14 2.00e+00 2.03e+00 -8.649810e+02 -4.873827e-05 1.851e-04 1.224e+00
GE15 2.00e+00 2.03e+00 -8.649810e+02 -3.153635e-05 1.229e-04 1.247e+00
GE16 2.00e+00 2.03e+00 -8.649811e+02 -2.033682e-05 7.713e-05 1.227e+00
GE17 2.00e+00 2.03e+00 -8.649811e+02 -7.439679e-06 4.186e-05 1.232e+00
GE18 2.00e+00 2.03e+00 -8.649811e+02 -4.825735e-06 2.696e-05 1.215e+00
GE19 2.00e+00 2.03e+00 -8.649811e+02 -3.171728e-06 1.621e-05 1.243e+00
GE20 2.00e+00 2.03e+00 -8.649811e+02 -8.296004e-07 7.210e-06 1.211e+00
GE21 2.00e+00 2.03e+00 -8.649811e+02 -7.441959e-08 2.567e-06 1.219e+00
GE22 2.00e+00 2.03e+00 -8.649811e+02 -2.278178e-08 1.534e-06 1.203e+00
GE23 2.00e+00 2.03e+00 -8.649811e+02 -2.222571e-08 1.074e-06 1.260e+00
GE24 2.00e+00 2.03e+00 -8.649811e+02 -1.663011e-08 7.768e-07 1.207e+00
GE25 2.00e+00 2.03e+00 -8.649811e+02 -2.697725e-08 6.070e-07 1.205e+00
GE26 2.00e+00 2.03e+00 -8.649811e+02 -2.021779e-08 3.555e-07 1.272e+00
GE27 2.00e+00 2.03e+00 -8.649811e+02 -2.928361e-09 1.141e-07 1.210e+00
GE28 2.00e+00 2.03e+00 -8.649811e+02 7.716253e-09 6.380e-08 9.606e-01
TIME STATISTICS
-------------------------------------------------------------------------------------
CLASS_NAME NAME TIME(Sec) CALLS AVG(Sec) PER(%)
-------------------------------------------------------------------------------------
total 36.36 9 4.04 100.00
Driver reading 0.02 1 0.02 0.05
Input Init 0.01 1 0.01 0.04
Input_Conv Convert 0.00 1 0.00 0.00
Driver driver_line 36.34 1 36.34 99.95
UnitCell check_tau 0.00 1 0.00 0.00
ESolver_KS_LCAO before_all_runners 0.33 1 0.33 0.90
PW_Basis_Sup setuptransform 0.01 1 0.01 0.02
PW_Basis_Sup distributeg 0.00 1 0.00 0.01
mymath heapsort 0.05 3 0.02 0.15
PW_Basis_K setuptransform 0.01 1 0.01 0.02
PW_Basis_K distributeg 0.00 1 0.00 0.01
PW_Basis setup_struc_factor 0.02 1 0.02 0.04
NOrbital_Lm extra_uniform 0.00 5 0.00 0.01
Mathzone_Add1 SplineD2 0.00 5 0.00 0.00
Mathzone_Add1 Cubic_Spline_Interpolation 0.00 5 0.00 0.01
ppcell_vl init_vloc 0.02 1 0.02 0.04
Ions opt_ions 36.00 1 36.00 99.00
ESolver_KS_LCAO runner 36.00 1 36.00 99.00
ESolver_KS_LCAO before_scf 0.94 1 0.94 2.59
ESolver_KS_LCAO beforesolver 0.02 1 0.02 0.05
ESolver_KS_LCAO set_matrix_grid 0.02 1 0.02 0.05
atom_arrange search 0.00 1 0.00 0.00
Grid_Technique init 0.02 1 0.02 0.05
Grid_BigCell grid_expansion_index 0.01 2 0.01 0.03
Record_adj for_2d 0.00 1 0.00 0.00
Grid_Driver Find_atom 0.00 130 0.00 0.00
LCAO_domain grid_prepare 0.00 1 0.00 0.00
Veff initialize_HR 0.00 1 0.00 0.00
OverlapNew initialize_SR 0.00 1 0.00 0.00
EkineticNew initialize_HR 0.00 1 0.00 0.00
NonlocalNew initialize_HR 0.00 1 0.00 0.00
Charge set_rho_core 0.00 1 0.00 0.00
Charge atomic_rho 0.07 1 0.07 0.20
PW_Basis_Sup recip2real 4.59 318 0.01 12.63
PW_Basis_Sup gathers_scatterp 0.83 318 0.00 2.28
Potential init_pot 0.82 1 0.82 2.26
Potential update_from_charge 21.31 29 0.73 58.60
Potential cal_fixed_v 0.02 1 0.02 0.06
PotLocal cal_fixed_v 0.02 1 0.02 0.06
Potential cal_v_eff 21.19 29 0.73 58.29
H_Hartree_pw v_hartree 1.23 29 0.04 3.39
PW_Basis_Sup real2recip 4.57 344 0.01 12.57
PW_Basis_Sup gatherp_scatters 0.38 344 0.00 1.05
PotXC cal_v_eff 19.75 29 0.68 54.32
XC_Functional v_xc 19.68 29 0.68 54.12
Potential interpolate_vrs 0.09 29 0.00 0.25
H_Ewald_pw compute_ewald 0.02 1 0.02 0.05
Charge_Mixing init_mixing 0.00 1 0.00 0.00
HSolverLCAO solve 9.34 28 0.33 25.68
HamiltLCAO updateHk 5.26 56 0.09 14.47
OperatorLCAO init 5.26 168 0.03 14.46
Veff contributeHR 5.25 56 0.09 14.45
Gint_interface cal_gint 8.98 84 0.11 24.68
Gint_interface cal_gint_vlocal 5.25 56 0.09 14.44
Gint_Tools cal_psir_ylm 2.72 607152 0.00 7.48
Gint_k transfer_pvpR 0.00 56 0.00 0.00
OverlapNew calculate_SR 0.00 1 0.00 0.00
OverlapNew contributeHk 0.00 56 0.00 0.00
EkineticNew contributeHR 0.00 56 0.00 0.00
EkineticNew calculate_HR 0.00 1 0.00 0.00
NonlocalNew contributeHR 0.00 56 0.00 0.00
NonlocalNew calculate_HR 0.00 1 0.00 0.00
OperatorLCAO contributeHk 0.00 56 0.00 0.00
HSolverLCAO hamiltSolvePsiK 0.08 56 0.00 0.23
DiagoElpa elpa_solve 0.06 56 0.00 0.18
ElecStateLCAO psiToRho 3.99 28 0.14 10.98
elecstate cal_dm 0.00 28 0.00 0.00
psiMulPsiMpi pdgemm 0.00 56 0.00 0.00
DensityMatrix cal_DMR 0.00 28 0.00 0.00
Local_Orbital_wfc wfc_2d_to_grid 0.00 58 0.00 0.00
Gint transfer_DMR 0.00 28 0.00 0.01
Gint_interface cal_gint_rho 3.72 28 0.13 10.24
Charge_Mixing get_drho 0.09 28 0.00 0.26
Charge mix_rho 3.98 27 0.15 10.95
Charge Broyden_mixing 0.77 27 0.03 2.10
ESolver_KS_LCAO out_deepks_labels 0.00 1 0.00 0.00
LCAO_Deepks_Interface out_deepks_labels 0.00 1 0.00 0.00
ESolver_KS_LCAO after_all_runners 0.00 1 0.00 0.00
ModuleIO write_istate_info 0.00 1 0.00 0.00
-------------------------------------------------------------------------------------
START Time : Fri Jun 21 09:03:27 2024
FINISH Time : Fri Jun 21 09:04:04 2024
TOTAL Time : 37
SEE INFORMATION IN : OUT.O2/
代码
文本
[52]
grep -n "ETOT" OUT.O2/running_scf.log
832: !FINAL_ETOT_IS -864.9810720483788 eV
代码
文本
[53]
cat OUT.O2/istate.info
BAND Spin up Energy(ev) Occupation Spin down Energy(ev) Occupation Kpoint = 1 (0 0 0)
1 -32.8099 1 -31.5445 1
2 -20.2508 1 -18.3928 1
3 -13.3383 1 -12.4126 1
4 -13.324 1 -11.342 1
5 -13.324 1 -11.342 1
6 -6.59556 1 -4.16125 0
7 -6.59556 1 -4.16125 0
8 3.01535 0 3.83108 0
9 7.66718 0 8.49991 0
10 7.66718 0 8.49991 0
11 8.39406 0 9.03939 0
12 9.70496 0 10.3879 0
13 11.7155 0 11.9058 0
14 13.4579 0 14.523 0
15 13.4579 0 14.523 0
16 36.7429 0 37.8405 0
17 37.1411 0 38.0924 0
18 37.1411 0 38.0924 0
代码
文本
[54]
grep -n -i "mag" OUT.O2/running_scf.log | tail -n 2
758: total magnetism (Bohr mag/cell) = 2 759: absolute magnetism (Bohr mag/cell) = 2.03043
代码
文本
可以看到，开启自旋极化后的氧分子能量更低，并且得到了正确的能级占据状态以及磁矩。通过简单的计算可以得到氧分子的结合能为:-4.98 eV。
代码
文本
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ABACUS@计算材料学 | 计算模拟实例
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更新于 2024-08-09
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FermiNoodles
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