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以下將為大家展示目前唯理計算的客戶案例展示，本期案例為結(jié)構(gòu)優(yōu)化

一、結(jié)構(gòu)優(yōu)化

研究方向：第一性原理

概念解釋：結(jié)構(gòu)優(yōu)化是DFT計算的最基礎(chǔ)和最重要步驟，是指對整個結(jié)構(gòu)體系的原子坐標(biāo)進行調(diào)整，得到一個能量處于極小值，相對穩(wěn)定的基態(tài)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)優(yōu)化包括原子弛豫和電子迭代兩個嵌套的過程，每次計算中都進行原子弛豫和電子迭代計算（電子迭代嵌套在原子弛豫中），達到原子弛豫收斂標(biāo)準(zhǔn)時進行下一步計算，結(jié)構(gòu)優(yōu)化時，一般會設(shè)置2個收斂標(biāo)準(zhǔn)，體系電子能量收斂標(biāo)準(zhǔn)（VASP中設(shè)置EDIFF）和原子受力收斂標(biāo)準(zhǔn)（VASP中設(shè)置EDIFFG），只有得到了正確收斂的，合理的結(jié)構(gòu)，后續(xù)的計算才具有意義。

目的：得到一個穩(wěn)定的基態(tài)結(jié)構(gòu)，用于后續(xù)其他計算

二、案例展示

上圖分別為MoO2，Ni2P和MoO2@Ni2P異質(zhì)結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)優(yōu)化后得到的穩(wěn)定的基態(tài)結(jié)構(gòu)

三、計算方案要求

樣品要求：最好提供晶體結(jié)構(gòu)文件，即cif文件；或可提供與XRD實驗數(shù)據(jù)匹配的PDF卡片信息；如是表面結(jié)構(gòu)，還需提供晶面信息；如結(jié)構(gòu)有改性（空位、摻雜、位錯等），還需要說明細節(jié)。

可能存在的風(fēng)險：模型或初始結(jié)構(gòu)不合理，參數(shù)不合理可能會導(dǎo)致經(jīng)過很長時間的優(yōu)化也無法收斂的情形，使得周期延長；模型或初始結(jié)構(gòu)不合理，可能會收斂到一個奇怪的結(jié)構(gòu)。這兩種情況一般不常見，如遇到，項目經(jīng)理會向您說明。

四、常見問題

問題一

1.結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到的穩(wěn)定基態(tài)結(jié)構(gòu)與初始位置有關(guān)系嗎？

結(jié)構(gòu)優(yōu)化只能找到局部能量極小值的點，因此，初始位置的不同，可能會通過優(yōu)化收斂到不同的穩(wěn)定構(gòu)型，尤其是在催化計算的領(lǐng)域，測試、考察不同位點的吸附情況具有重要意義。

問題二

2.結(jié)構(gòu)優(yōu)化的時間與哪些因素有關(guān)？

與優(yōu)化設(shè)置的精度參數(shù)，優(yōu)化算法參數(shù)，泛函與基組的選擇，結(jié)構(gòu)體系大?。ㄔ訑?shù)和元素種類），計算機算力的強弱，初始位置合理性等等均有一定的關(guān)系，其中結(jié)構(gòu)體系大?。ㄔ訑?shù)和元素種類）是對優(yōu)化時間影響最大的。

問題三

3.不進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，直接用下載的晶體結(jié)構(gòu)或自己搭建的模型來計算可以嗎？

不可以，只有得到了正確收斂的，合理的優(yōu)化后結(jié)構(gòu)，后續(xù)的其他計算才具有意義。如果有確鑿的晶體結(jié)構(gòu)，且當(dāng)前研究僅涉及該晶體結(jié)構(gòu)直接對應(yīng)的物質(zhì)，不涉及切表面、摻雜原子、吸附、化學(xué)反應(yīng)等，則可以固定重原子位置，但H的位置仍然需要優(yōu)化。

問題四

4.得到穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，如果取代摻雜一個原子后，還需要再結(jié)構(gòu)優(yōu)化嗎？

只要對模型做出了任何原子的刪減、移動或替換，都需要再重新進行優(yōu)化得到修改后模型的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

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*本期案例來源出自唯理計算-小熊老師

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