MATERIALSSTUDIO.docx

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MATERIALSSTUDIO

MaterialsStudio学习资料

1、问：

用MS构造晶体时要先确立空间群,可是那些空间群的代码是啥意思啊,看不懂,我想做的是聚乙烯醇的晶体,嘿嘿,也不知道去哪 

可以查到它的空间群 

答：

A、要做晶体，首先要查询晶体数据，然后利用晶体数据再建立模型。

晶体数据来源主要是文献，或者一些数据库，比如CCDC。

你都不知道这个晶体是怎么样的，怎么指定空间群呢？

要反过来做事情哦：

） 

B、我不知道你指示的代码是数字代码还是字母代码,数字代码它对应了字母的代码，而字母的代码它含盖了一些群论的知识（晶系,对 

称操作等）,如果要具体了解你的物质或者材料属于那一个群，你可以查阅一下相关的手册,当然你要了解一些基本的群论知识.MS自带 

了一些材料的晶体结构,你可以查询一下.

2、问：

各位高手，我用ms中的castep进行运算。

无论cpu是几个核心，它只有一个核心在工作。

这个怎么解决呢？

答：

请先确认以下几个问题：

1，在什么系统下装，是否装了并行版本。

2，计算时设置参数的地方是否选择了并行。

3，程序运算时，并不是时时刻刻都要用到多个CPU

3、问：

我已经成功地安装了的Linux版本， 

串行的DMol3可以成功运行。

但是运行并行的时候出错。

机器是双Xeon5320（四核）服务器，rsh和rlogin均开启，系统。

其中的内容如下：

localhost 

ibm-console 

的内容如下：

localhost:

8 

现在运行时，脚本停在 

$MS_INSTALL_ROOT/MPICH/bin/mpirun$nolocal-np$nproc$MS_INSTALL_ROOT/DMol3/bin/$rootname 

$DMOL3_DATA 

这一处，没法执行这一命令 

并行运算时，出现以下PIxxxx（x为数字）输出 

ibm-console0/home/www/MSI/DMol3/bin/ 

localhost3/home/www/MSI/DMol3/bin/ 

请问这是什么原因？

谢谢！

答：

主要是rsh中到ibm-console的没有设置 

把/etc/hosts改为 

localhostibm-console 

在后面加个ibm-console 

也希望对大家有帮助!

4、问：

在最后结果的dos图中,会显示不同电子spd的贡献,我想问的是, 

假设MS考虑的原子Mg的电子组态为2p63s2,那么最后的dos结果中的s,p是不是就是2p,跟3s的贡献.比如更高能量的3p是否可能出现在 

dos中?

如果可能的话，在这种情况下,如何区分2p和3p的贡献,谢谢. 

答：

A、取决于你的餍势 

势里面没有3p电子，DOS怎么会有呢？

自然，你的1p1s也不会出现在你的DOS中。

B、我觉得原子没有d轨道但是计算出来的DOS图上有d轨道的贡献，这可能是电子跃迁所引起的，虽然按照教科书上的d轨道上没有电 

子，但是不排除有电子跃迁过去，但及时跃迁也应该只是很少的而且一般也都是这样。

C、我考虑的是dos并非指电子出现的几率,而是能级的密度.3p构成导带能级不可能吗?

没有d电子出现d的贡献可以理解是跃迁过去,那是不是也不否认3p的可能?

既然不可能有3p,怎么会有1s1p?

毕竟一开始计算中已经做了近似?

D、第一性原理计算高于费米面的能带本来就不怎么可靠的。

现在，计算的带隙小于实验值，很大的原因就来源于价带计算不准。

p能量高于s不太好理解 

这里有成键反键的因素 

p的反键是有可能小于s的成键的 

另外有时候原子电子组态没有d电子的时候计算结果也出现了d轨道 

估计是做轨道投影的问题。

vasp就有这个问题，但是可以消除这个错误的。

5、问：

那位高手能够介绍一下MS中CASTEP的势能模型的适用范围？

比如说LDA的（PWC,VWN），GGA的（PW91,BP,PBE,BLYP,BOP,VWN-BP,PRBE,HCTH），能够简述一下其大致差别更好 

答：

LDA局域密度近似（LDA）：

局域密度近似（LDA）是第一阶梯。

它仅仅采用空间点r处的电子密度n（r）来决定那点交换-相关能 

密度的形式。

交换-相关能密度由密度相同的均匀电子气完全确定。

泛函的交换部分就准确的用均匀电子气的微分表达。

各种不同的 

局域密度近似（LDA）仅仅是相关部分表示方法不同，所有现代应用的局域密度泛函都基于Ceperly和Alder`s在８０年代对均匀电子 

气总能量的MonteCarlo模拟。

广义梯度近似（ＧＧＡ）：

ＧＧＡ是Jacob阶梯的第二个台阶，将电子密度的梯度也作为一个独立的变量（|∇n（r）|），在描述交换－ 

相关能方面，梯度引入了非定域性。

ＧＧＡ泛函包含了两个主要的方向：

一个称为“无参数”，泛函中新的参数通过已知形式中参数 

或在其它准确理论帮助下得到。

另外一个就是经验方法，未知参数来自于对实验数据的拟和或通过对原子和分子性质准确的计算。

Perdew,BurkeandEmzerhof（PBE）以及Perdew-Wangfrom1991（PW91）是无参数的，在量子化学中广泛采用的GGA，比如 

Becke,Lee,ParrandYang（BLYP）是经验性。

LYP校正采用了密度的二阶Laplace算符，因此严格上讲属于Jacob阶梯的第三阶，但通常 

仍然归类为GGA.

6、[求助]Linux上MS的安装问题 

我在上安装 

但是在castep和dmol下的大小为零，没有东西， 

同时在share下也没有bin目录，也找不到脚本 

请问是什么原因？

相应的出现这样的错误信息：

/home/sript/MSI/3rdParty/regxpcom:

errorwhileloadingsharedlibraries:

cannotopensharedobject 

file:

Nosuchfileordirectory 

答：

假如你有MaterialsStudio的ISO版本以及。

在linux机器上的用户名为firefox。

下面是安装Materials 

linux版本的步骤 

1、假定把Materials的iso文件mount到/home/firefox/ms目录，切换到root帐号下，然后用下面的命令如下：

mount-oloop/home/firefox//home/firefox/ms 

2、文件mount上去后，退出root帐号，回到firefox帐号。

然后到/home/firefox/ms/UNIX目录，运行下面的：

./Install 

3、开始按提示安装了 

1）、指定你要MaterialsStudio安装到的目录，比如/home/firefox/MaterialsStudio 

2）、下面就是指定你所需要安装的模块了，根据自己的需要选择，当然也可以全部选上 

3）、然后指定你License_Pack所在的目录，我们假定也是放到/home/firefox/MaterialsStudio/License_Pack目录中，那么先建 

立这样的目录：

mkdir/home/firefox/MaterialsStudio/License_Pack 

接着按提示Enter。

开始安装Licens_Pack了。

4）、下面把你所得到的licene文件拷贝到/home/firefox/MaterialsStudio/License_Pack/licenses目录中，并改名为 

。

5）、把/home/firefox/MaterialsStudio/License_Pack/licenses/完整的文件名按提示输入。

这些完成后。

就基本 

安装好了。

下面就是把gateway运行起来。

4、到/home/firefox/MaterialsStudio/Gateway目录，运行下面的命令：

./msgateway_control_18888start 

提示说Gatewaystartsucceeded-runningasprocessxxxx。

后，就启动成功了。

5、在ie的地址栏输入， ;则页面会显示该机器上已经安装好的计算模块 

基本就安装成功了。

（注意之处：

不要用root安装它）。

7、问：

我想对NaYF4的电子云分布进行模拟计算,请各位高手指点怎么计算?

?

如果有NaYF4的结构的话,请分享一下. 

答：

如果是晶体的话，可以找相关的文献看晶格常数和原子坐标，自己构建模型后计算 

如果没有文献，可以上无机晶体结构数据库ICSD查询，如果查到，直接导出来 

就可以用ms算了 

电子云分布算一下电子密度就可以了 

可以用dmol和castep 

如果要某个轨道的电子云，dmol算homo－lumo上下若干个轨道 

castep算能带 

最后那visulizer看电子云密度图就ok了

8、问：

各位高手请教一下用demolJ计算分子轨道怎么看HUMO,LUMO图，其中的黄色蓝色代表什么啊，谢谢了 

答：

dmol计算的时候选择properties里面的orbitals 

把homo和lumo选上 

然后计算，算完以后打开analysis对话框 

选择orbitals，就看到你算的homo和lumo了，然后import就在模型中可以看见homo和lumo了

9、求助有MS并行计算经验的朋友解答一下 

我虽然在LINUXCLUSTER并行成功了，但是并行的时候CPU计算利用率很不均衡也不稳定 

有时候100%有时候0% 

而且计算到一定程度的时候会变换运行程序在LINUX中的进程名 

换了一次之后CPU使用就开始出现不均衡的情况，有一个CPU90%+，别的都是2-5%的样子进程处与sleeping状态只有那一个CPU在RUN 

另外说一下我每个节点的硬件配置相同，用的是CASTEP模块，K点数是CPU数的整数倍，但是算能带的时候不知道如何调节K点数目， 

不均衡不知道是不是算能带的时候导致K点在每个CPU上分布不均造成的 

还想问一下我各个节点都是同一个交换机下的机器，NFS的效率如何评估 

答：

A、你应该看看内存的使用率,一般如果内存不足,会造成你说的现象 

B、所有节点空闲内存都在50%以上啊，发现只有一个节点的CPU占用的厉害别的不超过10% 

C、你选用的几个cpu进行计算,如果是一个,那就是你发生的问题原因,如果不是一个,而是选择几个cpu进行计算,那么应该是节点之间 

的通讯问题了,这需要进行机群的的调节了

10、问：

CASTEP能算pdos的自旋情况吗 

答：

可以计算体系的自旋态密度 

alpha和beta分别为自旋向上和自旋向下 

totalspin是总自旋 

计算的时候必须把自旋极化－spinpolarized选上才能画自旋态密度

11、问：

大家帮忙看看这是什么问题 

我再用demol计算动力学的时候,不管怎么设置参数它老出现这个提示 

Error:

SCFiterationsnotconvergedin50iterations 

Message:

SCFnotconverging.Choose"UseSmearing"onDMol3SCFpanel 

orset"OccupationThermal"intheinputfile 

Youmayalsoneedtochangespinorusesymmetry 

ResubmitDMol3 

Message:

DMol3jobfailed 

Error:

DMol3exiting 

请教高手这是什么原因啊?

答：

SCFnotconverging.Choose"UseSmearing"onDMol3SCFpanel 

orset"OccupationThermal"intheinputfile 

无法收敛，加大计算步数。

你错误的原因是体系在50步内不能收敛,你可以增加收敛计算步数,比如增加到100 

系统提示你改变"UseSmearing"和"OccupationThermal"的设置参数（这两个参数在设置对话框中）,还提出建议让你改变自旋和对 

称设置来试一试。

不收敛，解决方法一加大圈数，DMol3calculations－》electronic标签下More选项－》SCF选项，中Max.SCFCycles加大，最多 

1000圈，如果1000圈收敛不了 

就用方法二，加大smearing 

在SCF标签下把orbitaloccypancy下面的勾打上，然后设置smearing 

设置重小到大逐渐增大，smearing如果很大，虽然能收敛但是最后的构型有问题。

做MS计算，我的感觉是没有必要一步算到位，就是说你的计算精度（能量，力等等）可以一步一步来，或者是smearing慢慢变小，这 

样容易收敛些。

12、新手请教几个不专业的问题 

1.（1x1）CO中（1x1）是什么意思？

2.态密度、能态密度和电子态密度的区别？

3.K││-resolved是什么意思？

4.如何在半导体上建金属表面？

5.如何翻译？

supercellgeometry 

theViennaab-initiosimulationpackage（VASP） 

thegeneralizedgradientapproximation 

theplanewaveexpansion 

structuralrelaxations 

atight-bindinglinearmuffintinorbital（TB-LMTO）method 

theTB-LMTOmethod 

theprincipal-layerGreen’sfunctiontechnique 

theK││-resolvedtransmission 

6．K││-resolvedDOSattheFermienergy这句话怎么理解啊？

7．用MS能不能计算一个体系的电导？

如何去算？

答：

1.（1×1）表示的是表面的构型，2×2是（1×1）的四倍，也就是x和y上分别用两倍单位平移定义表面的晶格常数a和b，c轴与表面 

方向平行，c的大小取决于原子层和真空层厚度 

2.应该是没有区别，可能是称呼不同而已。

3.不清楚什么意思 

4.用ms里面的layerbuilder构建界面，基底为半导体，半导体上长金属层是通过layerbuilder构建的 

5.supercellgeometry——超胞结构 

theViennaab-initiosimulationpackage（VASP）——维也纳从头算模拟软件包 

thegeneralizedgradientapproximation——广义梯度近似 

theplanewaveexpansion——平面波展开 

structuralrelaxations——结构弛豫 

atight-bindinglinearmuffintinorbital（TB-LMTO）method——紧束缚线性丸盒轨道 

theTB-LMTOmethod——紧束缚线性丸盒轨道方法 

theprincipal-layerGreen’sfunctiontechnique——？

theK││-resolvedtransmission——？

6.不是很清楚，没有上下文 

7先计算出态密度。

然后通过由玻尔兹曼方程推导出的电导率公式来算,见固体物理。

提供两篇参考文献是做输运系数的计算的：

GeorgDavid.ComputerPhysicsCommunications175（200667~71. 

PhilipB.Aleen,Warren,HenryKarkauer.PhyscicalReviewB37（1988）2721~2726.

13、请问：

在用CASTEP计算材料空位缺陷时，如何才能实现只取一个空位呢？

答：

降低对称性，再DELETE一个原子就可以了 

在build下的symtrey有makeP1 

不是降低对称性，是构建超胞 

makesuppercell 

然后就可以删去一个原子了 

正常的话如果晶体是原胞，直接删除一个原子可能造成很大影响 

可以建大一点的超晶胞（比如2×2×2超晶胞）然后删掉一个原子，这样比较合理， 

毕竟缺陷浓度是很低的。

14、[求助]MS是否可以做原子数在10-20个左右的簇合物的结构模拟 

我想得到一些原子数在10-20个左右的一元或二元原子簇合物的低能构型。

MS里的分子模拟功能是否可以模拟出一些能量局部最小化的构型？

如果不行的话，麻烦熟悉这方面的虫子给推荐个软件，最好是免费的。

我的要求很简单，就只要找到低能量构型即可。

手动直接构建实在是太麻烦了，而且说服力很低。

谢谢指教！

答：

A、可以，dmol模块可以达到你的要求 

B、感谢楼上各位。

不过我琢磨了半天，好像无论是Gaussian还是MS,都是要给定基本定型的构型，然后进行优化后获得更精炼一些的构型。

我想做这样一件事：

已知原子数为10的构型，第11个原子任意放置，然后程序自动变化第11个原子的位置，甚至变化11个原 

子的位置（既第11个原子对其他10原子的构型进行微扰）得到不同能量的局部的低能构型。

自己琢磨的，肯定很多不足，不是否有相关的参考资料。

还请赐教，

15、msdiscover停电后如何处理 

msdiscover算了一个星期，还有三天就算完了，结果停电全没了 

重开机，启动ms，提示有任务非正常关掉，载入autorecover，jobexplorer里面还显示未算完的任务，serverconsole打不开，无 

法查看是否正在算 

查任务管理器，没有找到进程，只有msstudio的进程，而且cpu占用高 

手动停止job，然后从discover的dynamics模块下选中userestartresult，但是结果显示完全从头开始算 

没钱买ups，很不走运，两个星期内，这种停电出现两次了 

请教大家有什么好的方法，从断电时的数据开始接着算 

谢谢 

答：

如果你在dynamic中trajectory的选项里save选择了full，那么在重启动时，在restart选项里，选中userestartdate选项，就可以了。

16、求助：

黄色和蓝色的电子云代表什么问题 

请教各位一个问题，在MS的Dmol3下计算能量，在分析里查看HOMO和LUMO轨道的电子云的计算结果时，有两种颜色，默认的是黄色和 

蓝色。

这种颜色的不同代表什么意思？

还有一般用HOMO和LUMO轨道的电子云说明什么问题啊？

我看很多文献说什么（π-π）派-派跃迁就是所代表的那个希腊字母 

，这里不知道怎么输入。

还有（σ-σ）西格玛-西格玛等等，学习化学的人应该能够了解，可以从这上面看出来吗？

答：

A、其实两种颜色的电子云不是代表homo和lumo的，只是说这个地方波函数是正号还是负号。

因为对于电子云来说，其实是波函 

数的平方，这个地方为了区别波函数的正负号，所以引进了两种颜色的电子云 

B、在分子进行反应时，最高占据轨道（HOMO）和最低空轨道（LUMO）其有特别重要的作用。

分子轨道对称性守恒原理认为：

在反应过程中，当有反应物分子轨道转变成产物的分子轨道时，其对称性始终保持不变，即始终都属 

于同一个不可约表示。

如果反应物基态的分子轨道变成的是产物的基态的分子轨道，那么反应就是热允许的。

（意即温和加热就可进行） 

如果变成的是激发态的分子轨道，就是热禁阻的（意即不可能用温和加热的方法促其进行）。

如果反应物受光激发后由电子占据的分子轨道（激发态轨道）转变成产物的基态分子轨道，这一过程就是光允许的（意即用适当的光 

照就可使其进行）。

若转变成产物的更高激发态分子轨道，就是光禁阻的（意即无法用光照促其进行）。

17、请问MS计算能带的问题 

由CASTEP或DMol计算得到的能带，要看能带的带系宽度，是怎样看？

是默认费米能级为0吗？

那就是只看0附近的宽度吗？

答：

A、0两边的宽度，最高占据和最低未占据之间的宽度就是带隙 

B、我没有仔细的看过castep的能带，但是看过课题组的人做过报告。

我印象中，对于非金属，castep的费米能级是在价带顶，找出价带顶最大的那个能量和导带底对应的最小的能量之差，就是带隙吧。

至于有的说dos看带隙，这个不大可靠，要看你取了多大的展宽因子，展宽因子大，非金属也变成金属了，没带隙。

另外对于dmol来说，何来什么能带全部分子能级，不过可能有gap，要从homo-lumo的差值去算gap 

C、横轴是布里渊区的高对称点，与晶体的对称性有关 

纵轴表示能带的能量。

带隙可以分成直接带隙和间接带隙 

直接带隙就是0eV上下最高和最低两个能带在某个高对称点（如G，X、R点等）之间的能量差。

间接带隙就是0eV上能量最低的能带上的最低点的能量值减去0eV下能量最高的能带的最高点的能量值。

18、什么是Overlappopulations？

在一篇文章上看见 

Table2Bonddistances（A˚）andOverlappopulations（/E/inbrackets）

TiO2TiO2/Sn6cTiO2/Sn5cTiO2/Sn6-inTiO2/Sn5-in 

Ob–Me6c（172）（220）（165）（172）（171） 

Op–Me6c（86）（32）（64）（84）（83） 

Op–Me5c（122）（114）（139）（123）（120）

O1–Me6c（86）（86）（117）（115）（119） 

O2–Me5c（130）（119）（122）（134）（112）

O1–Me6-in（160）（142）（163）（177）（161）

O2–Me5-in（83）（84）（96）（86）（90） 

请问Overlappopulations是什么？

如何得到的？

答：

A、Overlappopulations 

重叠布居 

CASTEP计算性质时的population选项可以算 

B、重叠布居 

相当于键级的概念 

一般来说，正值表示成共价键，正值越大，共价性越强 

0表示纯离子键。

负值表示反键。

主要用于定性分析。

不同的赝势、泛函计算的结果可能有差别

19、请教一下这些数据在那？

您能把您算过的这部分给贴上来吗？

CASTEP计算性质时的population选项这个我已经算了 

但是我找不到它在那 

谢谢 

答：

CASTEP中计算的时候选择properties里面的populationanalysis下面的 

bondpopulation计算得到的结果除了有atomicpopulation以外还有就是bondpopulation也可以叫overlappopula