高通量材料计算||第一性原理计算,结构优化和收敛测试先做哪一个,为什么?
众所周知,能量越低越稳定。结构优化就是找到势能函数在附近的极小值,极值点对应的结构就是目标结构。
KPOINTS是倒空间(动量空间)的基本构成点,只取在一个倒空间晶格向量的范围內來描述KPOINTS。总能量计算是对布里渊区内的波函数进行积分,而积分是通过对部分特殊K点的求和完成的。

平面波是描述电子运动状态的函数。平面波函数即为平面波赝势方法中的基组(Basis set),基组的大小即为用于展开的价电子波函数的平面波个数。实际上选取的基函数就相当于选取了一定的动能的平面波,能量越低的平面波基函数在物理上越重要。截断能(ENCUT)决定了包含平面波函数动能的极限,平面波的个数直接关系到计算的精度。

因此,基于科研的完整性和严谨性,在对体系进行结构优化之前,有必要找到最优的KPOINTS和ENCUT值,在保证计算精度的同时还可以大幅度节约计算资源。通常的做法是先取一个比较大的KPOINTS,这样保证k点是足够的,然后保持k点不变,对ENCUT值做测试。
之前我们分享过《精度与成本平衡之道——K点收敛性测试》《精度与成本平衡之道——ENCUT收敛性测试》软文,让初学者更轻易地了解计算的参数选取规则,做到心中有“数”,并得到了初学者的好评。


在大家掌握计算的参数选取规则后,今天教给大家如何进行参数收敛性测试,让大家学以致用。
传统收敛性方法为:对体系设定不同的KPOINTS/ENCUT值,看体系能量随KPOINTS/ENCUT的变化,能量变化满足1meV/atom就足够了。因此需要设定N个不同的KPOINTS/ENCUT,提交N次作业。
MatCloud+将其繁琐、重复的收敛性测试步骤开发为高通量、自动化的工作流模板—【KPOINTS参数优化】和【ENCUT参数优化】。1次作业即可快速帮助用户完成N多任务计算,以此确定体系的合理KPOINTS/ENCUT参数。

【KPOTINS/ENCUT参数优化】组件中设置参数的最小值、最大值及间隔值,计算完成后,MatCloud+会将直接展示可视化的收敛性测试结果,方便用户直接读取数据。


严格来说,能量变化值满足1meV/atom为KPOTINS/ENCUT的选取值。一般的话,通过收敛性曲线图,我们选取曲线平滑处的值即可作为KPOTINS/ENCUT值。、
总结
对于科研的完整性和严谨性,进行第一性原理计算时,收敛测试是优先于结构优化的。基于MatCloud+平台的可视化界面,流程化操作,一个工作流即可完成n次重复的参数收敛性测试工作,“0”计算基础也可轻松上手。
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