【材料计算】一文搞定化学位移张量（chemcial shift tensor）计算

1、第一性原理如何计算化学位移张量

1）化学位移：
原子处在不同结构和位置上的各种氢核周围的电子云密度不同，将该给定内壳层电子激发产生的光电子峰会有位移，称为化学位移（core-level binding energy shifts 或 chemical shifts，CLS）。凭借这微小的位移，就可以断定元素组成和含量、 化学状态、分子结构、化学键方面的关键信息。

2）VASPKIT给出的计算化学位移的方法参数LCHIMAG描述：通过线性响应计算化学位移。默认LCHIMAG = .FALSE.当LCHIMAG=.TRUE.时，VASP 计算化学位移张量。

3）输入INCAR文件设置如下所示：

• DQ 是有限差分 k 空间导数的步长。典型值在 [0.001 - 0.003] 范围内。默认值 (DQ=0.001) 通常就足够了。

• ICHIBARE 是用于计算磁化率的有限差分模板的阶数。ICHIBARE 可以设置为 1、2 或 3。通常默认值 (ICHIBARE=1) 就足够了。

• 更高的 ICHIBARE 会导致计算负载的显着增加。真实空间投影仪可通过构造进行 k 微分，因此不需要设置 NLSPLINE=.TRUE。

通过感应电流计算化学位移。它具有来自平面波网格的贡献和单中心贡献，忽略了双中心贡献。可以使用 LLRAUG 打开这些贡献。

4）输出在 OUTCAR 文件的末尾，VASP给出空间群对称化前后的化学位移张量。这些是无限晶格的绝对张量

首先对全 k 点网格进行高精度的常规自洽计算。保存 CHGCAR 文件。接下来分别对 IBZ 中的每个 k 点进行化学位移计算，从 CHGCAR 开始，即使用 ICHARG=11。最后将偏移计算为各个 k 点的对称偏移的 k 点加权平均值。

2、MatCloud+平台如何计算化学位移

MatCloud+重新定义了量子力学、分子力学动力学等计算软件的操作方式，将软件功能组件化，支持拖拽式编程，将功能组件连接成工作流，实现高通量高并发计算。更对复杂的计算流程进行整合开发，直接以性质预测模板（如粘度、氧化还原电位、溶解度等）的形式呈现，用户直接拖拽调用模板，即可实现相应功能，极大简化计算流程步骤，如下为化学位移张量计算模板示例。

公司介绍

北京迈高材云科技有限公司是中国新材料研发数字化领军企业，专注于材料科学领域数字化的开拓与创新，公司在中科院大力推动下组建，核心产品“MatCloud+材料云”经过团队十余年的打造，形成了集材料数据库、高通量计算筛选、多尺度模拟计算、人工智能技术、智能实验的“计算、 数据、AI、实验”四位一体的材料领域数字化解决方案，为我们的政府、企业、院校客户在研发效能和数字化转型上全面提升价值。

1.MatCloud+平台具有图形化可视化的操作界面，支持调用多种量子力学（第一性原理）、经典分子力学动力学方法模拟软件如VASP、Gaussian、LAMMPS、QE等实现高通量、高并发计算。平台重新定义并统一了所集成模拟软件的操作方式，通过将模拟软件功能（如结构优化、热力学性质、力学性质、电学性质）组件化呈现，拖拽组件搭建模拟预测流程（工作流），实现了模拟计算全流程自动化。

2.MatCloud+可以分享和复制已有的工作流，实现工作流的快速复用。也能修改平台自带组件的默认参数值，并将新参数值保存为默认参数，形成定制化组件。同时也具备可视化作业管理、监控、查看、统计等功能，对工作流计算生成的模拟物性数据以及实验数据进行数据管理、检索、分析、挖掘。

3.MatCloud+平台具有丰富的机器学习算法组件，拖拽组件搭建AI预测流程，实现机器学习全流程（数据上传、数据预处理、特征工程、模型训练、模型评估）自动化，构建材料“结构-成分-工艺-性能”的关系模型。

4.MatCloud+以云计算方式使用户无需安装软件，使用浏览器，通过账号登录，即可调用多个国家超算资源，进行材料结构模型搭建、模拟材料关键性能指标。

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