【使用手册】图形用户界面编辑器—CP2K Editor，构造CP2K的输入文件

相信对于很多计算工作者而言，在CP2K软件包中创建用于原子模拟和量子化学计算的输入文件可能是一个挑战。

今天，我们给大家推荐一款非常好用的图形用户界面编辑器，来减少运行CP2K计算所需的工作复杂性以及出错的风险。

这个程序是--CP2K Editor，可以给新老用户提供一个非常友好的图形界面。（PS: 卢天老师的Multiwfn也可以生成CP2K的输入文件，也是超级好用的哟）

CP2K Editor is written in Python 3.6.4 using the Python packages Tkinter version 8.6.8, Matplotlib version 2.1.2, Numpy version 1.14.0, Copy, SYS version 3.6.4, Platform version 1.0.8 and OS. In spite of that, CP2K Editor also works with Python 2 and is tested to work on all major operating systems including Linux, Mac OS, and Microsoft Windows. Although, the GUI looks a bit different in the three operating systems, the functions and procedures are all the same.

以上是CP2K Editor的作者给出的编译环境，所以，我们使用CP2K Editor的唯一技术要求就是把程序下载到装有Python和上述软件包的计算机上就可以了。

当我们启动CP2K Editor时，有四个部分可用，即&GLOBAL, &FORCE EVAL, &SUBSYS,和&EXT RESTART，各部分和关键词的显示界面如下：

在GUI的底部，提供了三个按钮，分别称为SAVE，PREVIEW和CANCEL。SAVE按钮生成输入文件并将其保存在首选目录中。PREVIEW按钮使用户可以在保存之前查看输入文件，最后CANCEL按钮关闭CP2K Editor。

下面分模块给大家分享一下CP2K Editor的使用方法。

01GLOBAL

在＆GLOBAL部分中，可以选择计算的主要规格，例如运行类型和感兴趣的属性。

可以选择几种不同的运行类型，包括single point energy calculation（ENERGY），geometry optimization（GEO_OPT），molecular dynamic simulation（MD），nudge-elastic band calculation（BAND），以及calculation of the real-time propagation under radiation（RT_PROPAGATION）。

如果选择了上述计算类型，那么就会解锁＆MOTION部分，如下图所示：（小提示：不同的颜色用于突出显示不同的部分，绿色表示已解锁的部分，灰色表示已锁定的部分，蓝色表示当前所处的部分）

＆MOTION部分包含特定于所选动态运行类型的参数，而且还定义了计算的项目名称和打印级别。如果一个属性与一种动态运行类型一起被选中，则可以控制该属性的计算频率。这些属性包括MOs, DIPOLE, TDDFPT, VIBRATIONAL ANALYSIS, MULLIKEN, 和CDFT。

02FORCE EVAL

&FORCE EVAL部分包含了有关应用方法的详细信息。

通常在与输入文件相同的文件夹中提供basis set文件和pseudopotential文件，但是在CP2K Editor中，这两个文件默认位于CP2K Editor的文件夹中，所以这些文件不需要与输入文件在同一个文件夹中。

在CP2K Editor的文件夹中，有14个basis set文件和7个pseudopotential文件。较为方便的是所有basis sets和pseudopotential都已加载到CP2K Editor中，因此对于我们来说很容易按需求选择，当然basis sets和pseudopotential也可以使用自定义选项手动编写。

如果在CP2K的编译中包括LIBXC软件包，则可以在CP2K Editor中通过使用CUSTOM选项并根据LIBXC网页编写XC功能的名称来选择LIBXC的XC功能。

但是，对于混合LIBXC函数，还是需要大家手动编写Coulomb potential截断半径的关键词，必要的时候我们建议参考PBE0或B3LYP计算的输入文件。

03SUBSYS

在CP2K中，＆SUBSYS不是单独的部分，但是在CP2K Editor中通过协调文件被简化为了一个非常有意思的部分。

协调文件应包含系统的Euclidean coordinates，并且可以通过键入其名称或按Find coord. file按钮来手动选择。但是如果还提供了文件的路径，则不需要将协调文件与输入文件放在同一文件夹中。

通过使用Find coord. file按钮，将自动给出文件的路径。可以在CP2K Editor中用作协调文件的文件类型为.xyz，.cif，.crd，.g96，.pdb，.xtl和.coord文件。如果协调文件是.xyz，.coord或.cif文件，则将在CP2K Editor中启用“Generate”按钮。

Generate按钮执行从协调文件中导入所有元素的功能，对于.xyz和.coord文件，显示了价电子数和每个元素的数量。元素列表用于生成输入文件，因为每个元素都会在＆SUBSYS部分下产生一个＆KIND子部分。

这样，所有＆KIND子节都会自动生成。对于.cif文件，只有CP2K编辑器识别的元素才被标识为元素，而且每个元素仅计算一次。如果使用其他文件类型或找不到匹配的元素，则会在输入文件中生成＆KIND子节，而不指定元素。

04EXT RESTART

在&EXT RESTART部分中，可以指定关于保存和使用重启文件的详细信息，页面如下：

可以选中两个不同的重启文件，其中包含有关波动函数和计算的当前状态的信息。此外，如果选择了动态运行类型，则可以定义保存重新启动文件之前的步骤数，也可以重用先前保存的.wfn类型的波动函数文件中的参数。

而且，可以选择.restart文件以便继续进行动态计算，重新启动文件的名称（.wfn或.restart文件）可以手动指定，也可以通过单击“Find restart file”按钮找到。在后一种情况下，重新启动文件不必与输入文件位于同一文件夹中。

05MOTION

MOTION部分具有三个不同的帧。如果在＆GLOBAL部分中选择了GEO_OPT作为运行类型，则为一帧；如果选择了MD或RT_PROPAGATION，则将第二帧作为运行类型；如果选择了BAND作为运行类型，则最后一帧。

例如，对于GEO_OPT的MOTION框架，必须选择几何优化的类型。优化的类型可以是最小化基态几何形状（MINIMIZATION）或过渡态优化（TRANSITION STATE）。

还必须选择一种优化方法，可以是Broyden–Fletcher–Goldfarb–Shanno（BFGS）方法，在最小化计算的情况下，可以使用共轭梯度（CG）方法或有限内存BFGS（LBFGS）方法。对于过渡态计算，只能使用CG方法，这由CP2K Editor确保。此外，还必须给出每个优化步骤中几何形状变化和最大迭代次数的收敛准则。

CP2K Editor是一个免费的Python GUI，可以从GitHub下载，并且可以在所有主要操作系统上使用，包括Mac OS，Linux和Microsoft Windows。

CP2K Editor可以在默认值的用户友好型GUI中引导用户构建输入文件。此外，它会生成一个简单的输入文件，如果需要更高级的配置，可以轻松地对其进行修改。因此，新用户和有经验的用户都将从使用CP2K Editor中受益。

关于CP2K Editor的详细介绍见：

https://doi.org/10.1007/s00894-019-3987-6

下载链接：

https://github.com/avishart/CP2K_Editor

文献和安装包我们都给大家下载好了，更方便大家查看，大家可以直接获取：

公众号回复：

20210423

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