结构优化过程是获得合理结构的过程，第一性原理计算中若使用不合理的结构进行后续的计算，体系能量、电子结构、磁性计算等结果将会出现较大的误差。

为什么要进行约束优化

文献中的参数设置

Q：为什么不同的文献结构优化参数设置不同呢？

A：结构优化中合理的结构即在某些约束条件下获得能量最低的结构。不同的结构特性（掺杂、维度、吸附等）及优化目的将采取不同的约束限制：

① 微量掺杂结构：少量的掺杂原子进入结构中，对晶胞参数大小和形状的影响较小，但是由于量化计算对模型原子数目的限制，通常用更高浓度的掺杂代表微量掺杂。此时的结构优化通常要限制晶胞参数的改变，只优化原子位置。

② 复杂的结构可以分步优化，即初始只优化离子，然后优化晶胞，最后优化离子和晶胞。

③ 表面吸附结构在结构优化时通常固定底层的原子，只优化吸附原子以及上层表面的原子。

④ 二维结构优化时保证z方向的晶格长度不变 。

⑤ 为了维持实验得到的晶胞参数而限制晶胞参数的改变。

MatCloud+能够实现的约束方式

① 控制约束何种自由度（离子位置、晶胞体积和晶胞形状）

② 固定基矢（X、Y、Z轴）

③ 固定某一个原子（种类及坐标）

④ 固定某一类原子（元素种类）

⑤ 固定某一范围内的原子（距离z轴小于设定值的所有原子）

⑥ 固定一定层内的原子（距离底层一定层数内的所有原子或部分原子）

MatCloud+如何实现约束优化

① 控制约束何种自由度（离子位置、晶胞体积和晶胞形状）

离子步弛豫控制（ISIF）决定了结构优化中允许改变的自由度（离子位置，晶胞体积和晶胞形状），MatCloud+可通过开关的形式进行设置：

【Geometry Opticzation】—【Settings】—【Ionic relaxtion】—【ISIF】

注意：此参数设置仅支持部分组合（上表中），一些违反常识的组合将会出错。

② 固定基矢（X、Y、Z轴）

固定基矢设置可以控制结构在某个晶胞方向不优化，MatCloud+通过开关的形式进行此参数设置：

【Geometry Opticzation】—【Settings】—【Ionic relaxtion】—【Fix Axis】

注意：此设置仅支持α=β=γ=90°的结构。

③ 固定某一个原子（种类及坐标）

输入原子的坐标及种类，可控制它在x，y，z轴是否优化，MatCloud+可通过开关的形式进行此参数设置：

【Geometry Opticzation】—【Settings】—【Selective dynamics】

④ 固定某一类原子（元素种类）

选择结构中的一种元素，可控制它们在x，y，z轴是否优化。

⑤ 固定某一范围内的原子（距离z轴小于设定值的所有原子）

输入z轴方向自下而上的距离（分数坐标），可控制距离z轴小于设定值的所有原子在x，y，z轴是否优化。

⑥ 固定一定层内的原子（距离底层一定层数内的所有原子或部分原子）

输入固定的层数，可控制距离底层一定层数的所有原子或部分原子在x，y，z轴是否优化。

如果您对结构优化中不可不知的约束条件还有其它疑问，欢迎在评论区留言或私信我们。