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adf:optimizersh2019

使用Python脚本优化Range Separated Hybrids泛函γ值

软件版本为AMS2019.3及之前的版本。AMS2022及以后的版本,请参考:使用Python脚本优化Range Separated Hybrids泛函γ值

Range Separated Hybrids泛函的用途

一般泛函,包括LDA、GGA、Hybrid、meta-Hybrid泛函,都有Kohn-Sham势衰减过快的问题,离原子核较远区域,过快地衰减到接近于0,这容易导致如下问题:

  • 空轨道能量偏高(尤其是LUMO+N,偏高非常严重)
  • 较高的激发态计算误差大
  • 热活化延迟荧光(TADF)计算不准确

解决办法之一:将泛函分成两段,靠近原子核附近区域,使用标准泛函,离原子核较远区域使用正确的渐进函数——这就是Range Separated Hybrid泛函。

如何优化Range Separated Hybrids泛函的γ值

每种分子,要得到非常好的计算结果,该类泛函的γ值实际上差别是较大的。厂商提供了一个Python脚本点击下载该脚本优化γ值的原则是使得HOMO值得与离子化势(Ionic Potential一致)使用方法:

  • 下载该脚本到某个工作目录(例如这里用甲烷分子来优化对于的γ值,那么甲烷分子这个计算任务如果保存在:D:\ADF_DATA\CH4,那么这个脚本也下载到该文件夹内)
  • 在AMS环境变量生效的前提下,在命令行中,通过cd命令进入该目录(Windows进入命令行:双击adf201*.*目录内的adf_command_line.bat文件,输入sh回车,则进入命令行,此时AMS的环境变量已经自动生效),其中cd命令如何使用,参考:Linux/Win shell常用命令

修改该脚本内容

s.input.basis.type = 'DZP'
s.input.basis.core = 'None'
s.input.numericalquality = 'Normal'
s.input.Relativistic = 'Scalar ZORA'
s.input.xc.gga = ' LCY-pbe'
s.input.xc.xcfun = True
 
molfile = os.path.join(adfhome, 'atomicdata', 'Molecules', 'TestMols', 'CH4.xyz')
mol = Molecule(molfile)
gammas = np.arange(0.2, 1.92, 0.2)

上例中,用户可以修改基组DZP、冻芯None、数值精度Normal、相对论Scalar ZORA、泛函名字LCY-PBE为所需的其他值,也可以保持原状。molfile后面是设置我们希望针对某个分子(例如这里是CH4.xyz)来优化LCY-PBE泛函(的γ值)。这个例子里面,CH4.xyz被放置于adf201*.*/atomicdata/Molecules/TestMols目录内。

gammas设置的是我们希望在0.2~1.92之间寻找最优的γ值,步长为0.2,因此程序将依次测试γ=0.2、0.4、0.6、0.8……1.92这些值中,找到最优的γ。

该脚本后面的内容,是基于上面这一个优化得到的最佳γ值,进一步详细优化,因此我们可以修改:

# then a finer grid
 
gammas = np.arange(optimal_gamma - 0.1, optimal_gamma + 0.1 , 0.04)

这里是指,在“前一步得到的最佳γ值-0.1”与“前一步得到的最佳γ值+0.1”之间寻找最佳γ值,其中步长为0.04。用户可以根据前面的步长,酌情修改。例如前面步长为0.2,这里就设置了范围为分别加减0.1(0.2的一半)。

更后面的脚本,有类似的内容,是基于该步,进一步优化,优化范围、步长,与此类似,用户也可以酌情修改。

运行该脚本

在命令行输入命令:

$ADFBIN/plams gammascan.py > gammascan.out &

回车。 优化过程中,用户可以用tail命令跟踪优化过程是否进行顺利,是否符合要求,是否完成。tail命令的用法,参考:Linux/Win shell常用命令。完毕后,用户在gammascan.out文件的尾部,可以找到最优γ值。

如何使用这个优化好的γ值

注意,使用该分子优化出来的γ值只能用于该分子(本例优化的是CH4.xyz)的计算。后续其他计算,要使用该泛函(本例优化的是LCY-PBE泛函)时,将最优γ值(例如1.4)填入:

adf/optimizersh2019.txt · 最后更改: 2022/11/15 22:06 由 liu.jun

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