Materials-Studio软件CASTEP模块知识分享
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问题如下1.CASTEP caculation对话框中的TAST中的"Energy,Geometry Optimization,Dynamic, Elastic Constants"各有什么计算意义,尤其是Energy和Geometry的计算上的区别。
答:Energy指的就是单点能的计算,或则说能量的计算。
Geometry optimization指的是结构优化,而优化的依据主要就是能量,所以,在Geometry optimization的过程中,CASTEP在调整结构,每得到一个结构就会计算它的能量,最终找到一个能量最低的结构。
CASTEP在执行Energy和Geometry optimization计算时都会计算体系的能量,而我们知道,体系的所有性能,包括电子结构、力学性质、热力学性质、光学性质等等,所有我们在properties里面可以勾选的性质选项都是在体系能量确定之后得到的,所以在CASTEP的操作中,当你选择Energy或者Geometry optimization时,都可以同时在properties里面勾选要计算的性质,不过,当选择Geometry optimization时,程序计算的是优化得到的稳定结构所对应的性质。
CASTEP的TASK中还有一个properties的选项,这个选项是用来直接计算体系性质的,但前提是你已经做过Energy或Geometry optimization计算,体系的能量已经确定,这时候可以通过properties直接计算体系的各种性质,这个选项主要是为了方便使用者,不必每次计算性质都要从新计算体系的能量。
Dynamic是做动力学模拟,也就是基于牛顿运动方程研究体系中各个原子在指定热力学条件下如何运动,它与常说的分子动力学相比,最大的区别在于原子间相互作用是通过量子力学计算,或则说求解薛定谔方程确定的,而通常的分子动力学方法是通过基于经验参数的力场来描述原子间的相互作用。
关于CASTEPCASTEP是特别为固体材料学而设计的一个现代的量子力学基本程序,其使用了密度泛函(DFT)平面波赝势方法,进行第一原理量子力学计算,以探索如半导体,陶瓷,金属,矿物和沸石等材料的晶体和表面性质。
典型的应用包括表面化学,键结构,态密度和光学性质等研究, CASTEP也可用于研究体系的电荷密度和波函数的3D形式。
此外, CASTEP可用于有效研究点缺陷(空位,间隙和置换杂质)和扩展缺陷(如晶界和位错)的性质。
Material Studio使用组件对话框中的CASTEP选项允许准备,启动,分析和监测CASTEP 服役工作。
计算:允许选择计算选项(如基集,交换关联势和收敛判据),作业控制和文档控制。
分析:允许处理和演示CASTEP计算结果。
这一工具提供加速整体直观化以及键结构图,态密度图形和光学性质图形。
CASTEP的任务CASTEP计算是要进行的三个任务中的一个,即单个点的能量计算,几何优化或分子动力学。
可提供这些计算中的每一个以便产生特定的物理性能。
性质为一种附加的任务,允许重新开始已完成的计算以便产生最初没有提出的额外性能。
在CASTEP计算中有很多运行步骤,可分为如下几组:* 结构定义:必须规定包含所感兴趣结构的周期性的3D模型文件,有大量方法规定一种结构:可使用构建晶体(Build Crystal)或构建真空板(Build Vacuum Stab)来构建,也可从已经存在的的结构文档中引入,还可修正已存在的结构。
注意: CASTEP仅能在3D周期模型文件基础上进行计算,必须构建超单胞,以便研究分子体系。
提示: CASTEP计算所需时间随原子数平方的增加而增加。
因此,建议是用最小的初晶胞来描述体系,可使用Build\Symmetry\Primitive Cell菜单选项来转换成初晶胞。
* 计算设置:合适的3D模型文件一旦确定,必须选择计算类型和相关参数,例如,对于动力学计算必须确定系综和参数,包括温度,时间步长和步数。
unit_MS_quick-start打開 Materials Sautio,它會問是要開始一個新的 project 還是要打開一個前次的 project。
如果是第一次用的話要選開啟新的 project ,如果一旦這樣回答的話,它還問你是什麼 project,那我們就給它一個 project 的名稱。
我們現在要以氯化鈉為例,你可以給任何名稱,但是我現在要以 NaCl 為名稱。
一開始進來要先介紹幾個重要的視窗,它們關係到我們進行模擬計算時所會處理及操作到的對象。
姑且可以分為這三類:一、進行計算的工作,己跑完的、正在跑的都算;二、計算工作總是有各有些不同的輸入與輸出檔案,我們經常會需要審視結果、修改輸出入的相關設定;三、材料的原子及電子結構 3D 模型帶有很多我們想要知道之關於這個材料的物性資料,例如晶體的晶胞邊長、原子的元素種類等等。
從 Veiw 的 Explorer ,它有三個 Explorer,job Exploroer、project exploroer、property explorer 。
job explorer 的開跟關是這樣按一次它就開起來。
這個是你跑什麼 job 近端遠端它都可以顯示,跑完了沒有、要不要把它移除等等,在這邊都可以操作,有很多 job 的時候會很好用。
project explorer 預設值是開著的,就是靠左邊垂直的這一塊,裡面對於跑 project 的相關物件,如文字輸出、3D結構等等都是在這裡選取,很像微軟視窗 (MS Windows) 裏頭的『檔案總管』。
要做東西總是需要選取一個 job 相關的目錄等等,所以 job explorer 在操作上來講是很重要的。
另外我也常常會打開的是 property explorer ,property explorer 在 MS 是新的東西,相對 Cerius2 而言是新的東西。
在 Cerius2 裡如果你想要知道一些 3D 物件的屬性,像是鍵長、鍵角,晶胞內原子數,就要分別去打開一些相關的表單,它才會印給你看,然而初學者還得學會這些表單藏在那裏。