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adf:scf

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密度泛函计算中的自洽迭代、不收敛问题

密度泛函是通过求解哈密顿量的本征方程,也就是所谓的Kohn-Sham方程得到。但该方程,并不能直接求解,而是通过自洽的方式来求解。所谓自洽:初始猜测一个电子的状态,可以是电子的密度或者电子的波函数。这样能够得到这个体系的势函数,因为势函数就是由电子产生的。在这种势函数下,电子的状态将会如何?这是可以直接求解得到的。这样得到一套新的电子状态,包括波函数和密度。从而由新的电子密度产生新的势函数,这样循环,直到最后,第N次电子密度产生的势函数求解出来的N+1次电子密度,N和N+1次电子密度几乎没有差别的时候,就认为这个Kohn-Sham方程被求解出来了。

也叫做Self-Consistent Field,简称SCF。

SCF不收敛

在ADF中,自洽迭代不收敛,绝大多数情况都是由于体系内在原因导致,例如:

  • 自旋极化(Spin Polarization)设置不正确,自旋极化指未配对电子的个数,此时结果是错的,例如O2,如果设置为单重态,则不可能收敛,如下图所示,只有2个电子,但是有2个轨道,存在多种可能的占据可能,这样就不能收敛。如果是三重态,则两个电子在同一自旋,两个轨道都占据,不存在其他可能性,故能收敛

  • 在自旋正确的情况下,也有可能存在最高占据轨道存在简并/近简并,而简并的轨道不能被满占据,此时电子无论占据在哪个轨道上,电子云的对称性和分子的对称性都不同,因此不可能收敛,这种情况要考虑降低点群,迫使电子在简并轨道上要么全满,要么全空,则收敛的问题也能得以解决。
  • 多个分子以聚集在一起,但是电荷无法以整数的方式分配到各个分子上,例如8个等价的CO基,但是电荷是+2
  • 其他

总之,应该先研究这个体系不收敛的客观原因。如果只是单纯从软件的角度去强行令其收敛,这样即使收敛,结果也是不可信的。

adf/scf.1654663750.txt.gz · 最后更改: 2022/06/08 12:49 由 liu.jun

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