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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 第一性原理 » 其他 » castep中能否不使用赝势，直接用平面波处理库伦势？
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hera

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1楼 2019-06-27 22:20:48
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liuqiang68

至尊木虫 (文坛精英)
★
hera(金币+1): 谢谢参与
加油！
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11楼2019-06-28 05:47:17
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卡开发发

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hera(金币+1): 谢谢参与
hera: 金币+8 2019-06-29 14:38:55
1、赝势确实在很极端的情况下会出问题，需要进行重新优化参数，比如采用足够小的赝势半径以及足够高的动能截断需求来保证赝势本身的普适性，所以有些赝势才区分soft和hard、半芯态和非半芯态的版本。如不是这种情况，也不要求芯电子性质或价电子在原子芯附近的行为方面的研究，赝势其实对于计算效率方面肯定是有帮助的。对于平面波方法肯定不能，这个缺陷来自于平面波（或者说快速傅里叶变换）本身。原因是因为在原子核附近，电子波函数存在cusp，如果用傅里叶级数展开的话要无穷个才能逼近这个cusp的形状，或者从数值角度说，这样需要足够大的动能截断才行。

2、Gaussian使用Gaussian基组，之所以比较效率的原因主要是基组尺寸小且不依赖晶格尺寸，而且矩阵元中的积分通常是解析计算的，当然Gaussian基组其实也是只有基组尺寸足够大的时候在核的cusp和长程的渐进表现才是正确的。
（1）那么如果用动能截断足够大的平面波来描述到底可行性有多大？我们其实可以把Gaussian基组去做一下FFT，这事情我还真做过，对于Cl、O这些电负性大的原子，比如6-31G*这样的基组，最大指数对应的高斯函数有可能能够破万，这对于稍大体系没有实用价值。
（2）要想在这样的框架下做该怎么实现？除非转化到径向方程，然后再采用对数格点。对于数值轨道用FFT来做确实就是这个过程，变换到径向方程，FFT的过程也就变成了Fast Bessel Transform了，这方面的文章可以参考James D Talman的工作。

3、有没有更精确的方法？比如FP-LAPW，这方面的程序有Wien2K和ELK、Exciting等，是原子轨道缀加平面波的基组，这样原子芯因cusp产生的快速振荡的部分就通过原子轨道来描述，剩余的部分就足够平滑了。另外CP2K的GAPW也是在GTO上缀加平面波。
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13楼2019-06-28 12:20:43
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hera

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16楼2019-06-29 14:42:06
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dxcharlary

专家顾问 (职业作家)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
首先赝势文件和赝势并不是一个概念，实际上castep也好，vasp也好赝势文件里面除了赝势相关数据之外，还包含很多泛函相关数据以及单原子波函数（用于构建初始波函数和密度）。所以不用赝势方法和不用赝势文件是两个概念。
另外vasp里面氢原子是有真的全电子法的势文件。但是因为算法问题无法其他赝势文件混用（会报错）。至于说非氢元素，我觉得很难，平面波最大的问题是离域基组，不可避免的会出现芯电子的处理问题，只是芯电子对宏观性质的影响越来越小，但是原则上这个问题是不会随着基组的扩大而收敛的，所以并不是你用的基组越大就越好，不管用不用赝势，平面波基组达到一定程度就没用了。
还有很多用局域基组和平面波基组结合的方法，比如缀加平面波法，但如果你要真用过Wien2K或者ELK，那么你就会发现其实里面也有一个类似于赝势的截断半径，调那个半径很多时候也会有意想不到的结果。
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17楼2019-06-30 19:26:28
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卡开发发

专家顾问 (著名写手)
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小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
17楼: Originally posted by dxcharlary at 2019-06-30 19:26:28
首先赝势文件和赝势并不是一个概念，实际上castep也好，vasp也好赝势文件里面除了赝势相关数据之外，还包含很多泛函相关数据以及单原子波函数（用于构建初始波函数和密度）。所以不用赝势方法和不用赝势文件是两个概 ...

1、引进赝势的问题不只是芯电子是否参与计算的问题，实际上还有价电子在原子芯附近渐进导致的问题。
2、上述全电子计算中渐进问题我个人认为与基组的离域或局域无关，应该和是否采用均匀网格有关，均匀网格对这种带cusp的函数的数值处理收敛太慢。原则上，用赝势的情况可以使得赝波函数光滑，动能截断足够大的情况就能让计算结果收敛。
3、FP-LAPW的情况Rmt在合适的范围结果应该不是很敏感，Rmt*Gmax也是可以做收敛性测试的。
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18楼2019-07-04 07:50:53
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tzynew2楼
2019-06-27 23:14  
hera(金币+1): 谢谢参与
xiaoqiuqiu203楼
2019-06-27 23:31  
hera(金币+1): 谢谢参与
xiaoqiuqiu204楼
2019-06-27 23:32  
马莹凯5楼
2019-06-27 23:46  
hera(金币+1): 谢谢参与
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tangbohejin6楼
2019-06-27 23:58  
hera(金币+1): 谢谢参与
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tangbohejin7楼
2019-06-27 23:58  
i_phys8楼
2019-06-28 00:26  
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syhorchid9楼
2019-06-28 02:36  
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nono200910楼
2019-06-28 05:03  
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miaojiabing12楼
2019-06-28 08:06  
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zhoujian201114楼
2019-06-28 21:54  
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youngen15楼
2019-06-29 11:07  
hera(金币+1): 谢谢参与
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