第一原理分子動力学プログラム STATE Senri Wiki

水分子 †

この例では水分子を構造最適化した後、分子軌道をプロットする方法を記述する。

構造最適化 †

• 入力ファイル: nfinp_1

    0  0  0  0  0  0                  : Water molecule layer in a tetragonal unit cell
    5.00 15.00  2  3  3               : GMAX GMAXP NTYP NATM NATM2
    1  0                              : num_space_group type_bravis_lattice
   11.33836127  11.33836127 11.33836127  90.0  90.0  90.0 : a,b,c,alpha,beta,gamma
    1  1  1  1  1  1                  : knx kny knz k-point_shift
    1  0                              : NCORD, NINV
    1.4573900861  0.0000000000  1.1182947451  1  1  1
   -1.4573900861  0.0000000000  1.1182947451  1  1  1
    0.0000000000  0.0000000000  0.0000000000  1  1  2
    1  0.1500  1.00794  3 1 0.d0      : IATOMN ALFA AMION ILOC IVAN
    8  0.1500  15.9994  3 1 0.d0      : IATOMN ALFA AMION ILOC IVAN
    0  0  0  0  0                     : ICOND INIPOS INIVEL ININOS INIACC
    0  1                              : IPRE IPRI
    200   200   0  57200.00  0        : NMD1 NMD2 iter_last CPUMAX ifstop
      3   1                           : WAYMIX MIX_WHAT
    0  8  0.6                         : starting_mixing kbxmix alpha
    0.60  0.50  0.60  0.70  1.00      : DTIM1 DTIM2 DTIM3 DTIM4 dtim_last
   30.00  4  1  0.10D-08  1.d-10      : DTIO IMDALG IEXPL EDELTA
    0.001 1.0D-03     0               : WIDTH FORCCR ISTRESS
  ggapbe  1                           : XCTYPE nspin
    1.00                              : destm n_stm
   101                                : NBZTYP
      0   0   0                       : NKX  NKY  NKZ  (dummy)
      0   0   0                       : NKX2 NKY2 NKZ2 (dummy)
      8                               : NEG
      1                               : NEXTST
      0                               : (dummy)
      2                               : imsd
      0                               : evaluate_eko_diff
      0                               : npdosao
      0    0.0                        : SM_N dopping

  STATEを実行する。

  mpirun -np 4 ./STATE < nfinp_1 > nfout_1

  構造最適化が終わるとGEOMETRYファイルが生成され、それを用いて新しい入力ファイルを作成する。

実空間での分子軌道（波動関数） †

入力ファイル: nfinp_2

  0  0  0  0  0  0                  : Water molecule layer in a tetragonal unit cell
  5.00 15.00  2  3  3               : GMAX GMAXP NTYP NATM NATM2
  1  0                              : num_space_group type_bravis_lattice
 11.33836127  11.33836127 11.33836127  90.0  90.0  90.0 : a,b,c,alpha,beta,gamma
  1  1  1  1  1  1                  : knx kny knz k-point_shift
  1  0                              : NCORD, NINV
      1.454631696076     -0.000000004236      1.118686375962    1    1    1
     -1.454631551429     -0.000000032487      1.118686306853    1    1    1
      0.000000020327     -0.000000364004     -0.000773953892    1    1    2
  1  0.1500  1.00794  3 1 0.d0      : IATOMN ALFA AMION ILOC IVAN
  8  0.1500  15.9994  3 1 0.d0      : IATOMN ALFA AMION ILOC IVAN
 15  0  0  0  0                     : ICOND INIPOS INIVEL ININOS INIACC
  0  1                              : IPRE IPRI
  200   200   0  57200.00  0        : NMD1 NMD2 iter_last CPUMAX ifstop
    3   1                           : WAYMIX MIX_WHAT
  0  8  0.6                         : starting_mixing kbxmix alpha
  0.60  0.50  0.60  0.70  1.00      : DTIM1 DTIM2 DTIM3 DTIM4 dtim_last
 30.00  4  1  0.10D-08  1.d-10      : DTIO IMDALG IEXPL EDELTA
  0.001 1.0D-03     0               : WIDTH FORCCR ISTRESS
ggapbe  1                           : XCTYPE nspin
  1.00                              : destm n_stm
 101                                : NBZTYP
    0   0   0                       : NKX  NKY  NKZ  (dummy)
    0   0   0                       : NKX2 NKY2 NKZ2 (dummy)
    8                               : NEG
    1                               : NEXTST
    0                               : (dummy)
    2                               : imsd
    0                               : evaluate_eko_diff
    0                               : npdosao
    0    0.0                        : SM_N dopping
&PLOT
 IK 1
 IBAND_S 4
 IBAND_E 5
&END

分子軌道（波動関数）を実空間でプロットするためには

• ICOND=15
  

を指定し、&PLOT...&END内に以下でパラメータを指定する。

• IK: IK番目のk点における波動関数を実空間で計算
• IBAND_S, IBAND_E: 計算するバンドの指標。IBAND_S番目からIBAND_E番目までの波動関数が計算される。
  

波動関数はnfwfn_kptXXXX_bandYYYY.cubeという名前のファイルに出力される。ここでXXXXはk点の指標、YYYYはバンド（分子軌道）の指標である。 今の例では波動関数がnfwfn_kpt0001_band0004.cube, nfwfn_kpt0001_band0005.cubeに出力される。