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MS入门手册(16):Materials Studio计算结果及参数文件的意义

Ravi MS杨站长 2022-10-23

本文为杨站长技术团队制作的《Materials Studio入门手册》第14篇,本教程旨在从零开始带大家入门MS软件,文末可下载更多学习资料。

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大家好,欢迎来到我们的课程,今天就让我们用一个计算成功结束的画面来欢迎大家,祝小伙伴们都有美丽心情。
计算成功完成
当看到这个提示出现的时候,就表明我们的计算成功了,会不会有点开心呢,不过,在Project区域出现了很多文件,对于这些文件具体是什么,您是不是会很好奇?那就和我们一起看看吧。
Project区域的计算文件
首先,Materials Studio会给我们建立一个文件夹,文件夹名称的第一部分是结构名diamond,第二部分是使用的计算模块CASTEP,第三部分是选择的计算任务GeomOpt,即几何优化(Geometry Optimization)。在这个文件夹里,包含我们所获得的计算结果及参数文件。
diamond.xtd文件是几何优化后最终得到的结构,打开之后可能会觉得和最初的构型没什么区别。实际上,这两者的区别体现在晶格常数上,我们在新的结构的空白位置右击,选择Lattice Parameters选项,可以发现其晶胞尺寸a=2.524466Å,而未优化前的结构的晶胞尺寸a=2.514472Å。当然我们也可以把原胞变成惯用胞的显示,此时优化后的晶胞尺寸a=3.570134 Å。
晶格常数显示
接下来,我们看到有一个叫做diamond-Calculation的文件,打开之后会发现又重新打开了CASTEP的计算面板,实际上这个文件存储了所有的计算参数,如果有另外一个结构,需要用同样的计算参数进行计算,或者在写论文的时候,忘记了之前所设置的计算参数,这个文件就会派上用场。diamond.param也是显示使用参数的文件。
bib是bibliography的缩写,也就是参考文献,我们打开.bib文件看一下,里面都是些所使用的函数的文献。我们看下面一段就知道了,看起来和EndNote新建参考文献之类的很像。
bib文件的内容
diamond Energies.xcd文件是结构优化过程中体系能量的变化曲线。我们可以看到,计算中体系一共经历了4个优化循环过程,在每个过程中能量不断下降。
我们知道,量子力学方法实质上是求解薛定谔方程,通过对于原子位置的细微改变,找到更加稳定的位置。循环还包含大循环和小循环(SCF),之后的课程中我们会具体讲到。
diamond Energies.xcd文件
和diamond Energies.xcd文件相对应的,就是每个步骤之后,各个参数的收敛情况,在diamond Convergence.xcd文件中体现。当选择了计算精度之后,会有相应的收敛标准,当达到这些收敛标准时,几何优化就会完成,显示我们之前出现的成功完成对话框。如果在规定循环次数之后,无法达到收敛标准,就会显示完成但优化失败的提示。
diamond Convergence.xcd
diamond.castep文件是计算过程和最终的计算结果,很多重要的性质分析都需要从这个计算文件出发。现在我们还没有选择性质,所以只说明一下能量。最后一个循环计算完成后,中间会有一些能量的数据,我们可以从这里读取体系的能量。
经常会问到三个能量应该使用哪个的问题,通常可以使用E-TS。实际上绝对能量的意义并不大,如果是能量之间进行运算和比较,只要保证对于所有结构都使用同一个能量就可以了。

diamond.castep
这里千万要注意的是,光弹出“Job Completed”对话框并不代表结构一定优化成功,一定要找到“Geometry optimization completed successfully”才算结构优化收敛!!!如果没收敛,可以采用晶体状态方程曲线拟合的方法,脚本和使用方法如下:
https://www.bilibili.com/video/BV1He4y1q7qT/?spm_id_from=333.788.recommend_more_video.0&vd_source=2dcd596eaec39bf93a707fdfe0998f96

最后我们还剩下一个文件,就是diamond.xtd,这是一个轨迹动画,使用快捷工具栏的Animation工具,可以放映动画或者看前一帧、后一帧等,和播放器差不多,我们之后在结果输出呈现的部分也会讲到。
那么今天对于计算结果文件分析的部分我们就说到这里,下一次我们继续进行模型的构建,将对于表面模型的部分进行说明,大家要记得认真复习啊。
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