【客户案例】第1期之结构优化篇（附常见问题说明）

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以下将为大家展示目前唯理计算的客户案例展示，本期案例为结构优化

一、结构优化

研究方向：第一性原理

概念解释：结构优化是DFT计算的最基础和最重要步骤，是指对整个结构体系的原子坐标进行调整，得到一个能量处于极小值，相对稳定的基态结构。结构优化包括原子弛豫和电子迭代两个嵌套的过程，每次计算中都进行原子弛豫和电子迭代计算（电子迭代嵌套在原子弛豫中），达到原子弛豫收敛标准时进行下一步计算，结构优化时，一般会设置2个收敛标准，体系电子能量收敛标准（VASP中设置EDIFF）和原子受力收敛标准（VASP中设置EDIFFG），只有得到了正确收敛的，合理的结构，后续的计算才具有意义。

目的：得到一个稳定的基态结构，用于后续其他计算

二、案例展示

上图分别为MoO2，Ni2P和MoO2@Ni2P异质结构在结构优化后得到的稳定的基态结构

三、计算方案要求

样品要求：最好提供晶体结构文件，即cif文件；或可提供与XRD实验数据匹配的PDF卡片信息；如是表面结构，还需提供晶面信息；如结构有改性（空位、掺杂、位错等），还需要说明细节。

可能存在的风险：模型或初始结构不合理，参数不合理可能会导致经过很长时间的优化也无法收敛的情形，使得周期延长；模型或初始结构不合理，可能会收敛到一个奇怪的结构。这两种情况一般不常见，如遇到，项目经理会向您说明。

四、常见问题

问题一

1.结构优化得到的稳定基态结构与初始位置有关系吗？

结构优化只能找到局部能量极小值的点，因此，初始位置的不同，可能会通过优化收敛到不同的稳定构型，尤其是在催化计算的领域，测试、考察不同位点的吸附情况具有重要意义。

问题二

2.结构优化的时间与哪些因素有关？

与优化设置的精度参数，优化算法参数，泛函与基组的选择，结构体系大小（原子数和元素种类），计算机算力的强弱，初始位置合理性等等均有一定的关系，其中结构体系大小（原子数和元素种类）是对优化时间影响最大的。

问题三

3.不进行结构优化，直接用下载的晶体结构或自己搭建的模型来计算可以吗？

不可以，只有得到了正确收敛的，合理的优化后结构，后续的其他计算才具有意义。如果有确凿的晶体结构，且当前研究仅涉及该晶体结构直接对应的物质，不涉及切表面、掺杂原子、吸附、化学反应等，则可以固定重原子位置，但H的位置仍然需要优化。

问题四

4.得到稳定的结构，如果取代掺杂一个原子后，还需要再结构优化吗？

只要对模型做出了任何原子的删减、移动或替换，都需要再重新进行优化得到修改后模型的稳定结构。

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*本期案例来源出自唯理计算-小熊老师

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