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标题: 关于PW91及PBE的选择问题 [打印本页]
作者
Author: lzc    时间: 2015-11-7 17:06
标题: 关于PW91及PBE的选择问题
本帖最后由 lzc 于 2015-11-7 17:08 编辑

各位老师，最近一直在用GGA里面的PW91进行金属晶体相关计算，也有文献参照，但是文献不是很新。最近听说PBE认可度更大，大家都趋向于用PBE。想请教各位前辈，这两个泛函有什么很大区别吗？假如我用PW91进行计算，将来审稿人会不会怀疑我的计算结果？是不是应该乘早改用PBE?本人入门castep不久，请各位老师帮忙解答一下。非常感谢，祝各位老师科研顺利，身体健康，谢谢谢谢
作者
Author: liyuanhe211    时间: 2015-11-7 18:05
北大刘文剑老师老师的课上，学生要做课堂报告，报告完有人提问报告人，问比较PW91和PBE，报告人啰嗦了一堆，刘老师说这俩泛函就是闭着眼选的，区别不大。
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Author: 卡开发发    时间: 2015-11-7 18:06
本帖最后由 卡开发发 于 2015-11-7 18:34 编辑

从交换能部分来看，应该PBE好些，对于稍弱作用能够正确描述一些。
下图是摘自R M Martin的那本Electronic Structure的155页，书中也有一些解释
(, 下载次数 Times of downloads: 170)
其中s就是约化密度梯度（RDG），s的大小能够体现相互作用的特征（http://sobereva.com/68），s<3的区域PBE和PW91都差不多，10>s>3的区域PW91接近LDA，可能会高估偏弱的相互作用的情况。也有人对两种泛函计算固体性质做过考察（http://journals.aps.org.sci-hub. ... /PhysRevB.73.195123）：“The differences obtained for the monovacancy formationenergies are related to differences in surface intrinsic errors which are substantiated using the idealized,well-controlled, jellium surface model. ”


另外，不少程序赝势也会专门根据PBE泛函全电子结果来进行拟合，配合PBE泛函使用更加能够再现全电子计算。

更重要的是要看你想考察什么性质，如果是纯金属的晶格常数，反而LDA最好。

作者
Author: lzc    时间: 2015-11-7 18:42
卡开发发 发表于 2015-11-7 18:06
从交换能部分来看，应该PBE好些，对于稍弱作用能够正确描述一些。
下图是摘自R M Martin的那本Electronic  ...

非常感谢老师如此详尽的解答，非常感谢。也就是说这个还是要根据自己的实际情况来定咯?我研究的内容主要是锂电池里面的锂离子在晶体中的传导，这类计算应该不属于若作用范围哦？按照您给的这个图，是不是说B88最优，PBE其次，PW91相对较差一些是吗？这三种泛函在耗时方面是不是也有这样的关系?也就是相对比而言，B88最耗时？谢谢老师
作者
Author: 卡开发发    时间: 2015-11-7 19:10
本帖最后由 卡开发发 于 2015-11-7 19:13 编辑
lzc 发表于 2015-11-7 18:42
非常感谢老师如此详尽的解答，非常感谢。也就是说这个还是要根据自己的实际情况来定咯?我研究的内容主要 ...

对，应该根据自己的实际情况来选择交换关联泛函，不少人都对不同的泛函做过测试，这些文献不难找，比如D.G.Truhlar、Scuseria这些发展泛函方法的组随着新的泛函出来都会拿一些泛函来做测试进行比较。LDA、GGA一般的问题就是可能算性质1、2很好，性质3、4maybe就糟糕得很。

我的意思并非B88一定是最优的，但是PW91必然会出现类似LDA这样的问题。就经验上来说，固体方面的计算GGA中PBE算是平衡性还不错的。另外，计算某些性质比较好不见得耗时，比如LDA计算纯金属的晶格常数就相当好。还有，B88很少在固体计算方面使用，可能这种渐近行为对于固体体系并不是很好。

锂电池的东西我也做一些。一般的锂电都有过渡金属，要想把电位算准，就得把导带和价带算准，扩散则涉及到反应能垒，我想GGA的结果可能都不会很好。附上D.G.Truhlar的一篇文章 (, 下载次数 Times of downloads: 153) ，涉及到一些泛函的测试，如下图：
(, 下载次数 Times of downloads: 164)

根据资料来看，如果条件允许的话还是用HSE比较好。我就把这份从小木虫上搜刮来的资料也一并分享一下 (, 下载次数 Times of downloads: 220) 。

作者
Author: lzc    时间: 2015-11-7 19:24
卡开发发 发表于 2015-11-7 19:10
对，应该根据自己的实际情况来选择交换关联泛函，不少人都对不同的泛函做过测试，这些文献不难找，比如D. ...

太感谢老师啦，非常感谢，我先把这些好好消化一下，谢谢谢谢，有问题再请教您，非常感谢~
作者
Author: 卡开发发    时间: 2015-11-7 19:41
lzc 发表于 2015-11-7 19:24
太感谢老师啦，非常感谢，我先把这些好好消化一下，谢谢谢谢，有问题再请教您，非常感谢~

客气，不是老师，水平有限，还望多交流。
作者
Author: 莉莉    时间: 2017-6-1 16:48
你好，我想请问一下pw91在09中输入的形式是什么样的
作者
Author: 小范范1989    时间: 2017-6-1 17:01
莉莉 发表于 2017-6-1 16:48
你好，我想请问一下pw91在09中输入的形式是什么样的

pw91pw91/6-31G*
作者
Author: 莉莉    时间: 2017-6-1 17:27
谢谢，只有这样吗？后面需要iop 参数调动不？因为我看老师的帖子上说peb0是需要iop参数调动的，
作者
Author: sobereva    时间: 2017-6-1 17:44
莉莉 发表于 2017-6-1 17:27
谢谢，只有这样吗？后面需要iop 参数调动不？因为我看老师的帖子上说peb0是需要iop参数调动的，

直接写PW91PW91就是PW91，不需要改任何IOp
PBE0直接写PBE1PBE
作者
Author: 莉莉    时间: 2017-6-1 17:56
sobereva 发表于 2017-6-1 17:44
直接写PW91PW91就是PW91，不需要改任何IOp
PBE0直接写PBE1PBE

感谢老师解惑，那就是PBE0可直接写成PBE1PBE，不加参数，若写成PBEPBE 就需要IOp(3/76=1000002500,3/77=0750007500)，是这样吗？
作者
Author: sobereva    时间: 2017-6-1 17:57
莉莉 发表于 2017-6-1 17:56
感谢老师解惑，那就是PBE0可直接写成PBE1PBE，不加参数，若写成PBEPBE 就需要IOp(3/76=1000002500,3/77=0 ...

yes
作者
Author: 莉莉    时间: 2017-6-1 18:04
sobereva 发表于 2017-6-1 17:57
yes

谢谢老师，学生又get一个
作者
Author: sigma-jlu    时间: 2023-10-11 19:10
本帖最后由 sigma-jlu 于 2023-10-11 19:47 编辑
卡开发发 发表于 2015-11-7 19:10
对，应该根据自己的实际情况来选择交换关联泛函，不少人都对不同的泛函做过测试，这些文献不难找，比如D. ...

多谢解答。
在用cp2k计算固体过程中，今天碰到一个pbe设置的问题，比如某泛函设置模块：
  1.       &XC_FUNCTIONAL PBE
  2.        &PBE
  3.          SCALE_X 0.50
  4.          SCALE_C 1.0
  5.        &END PBE
  6.        &PBE_HOLE_T_C_LR
  7.            SCALE_X 0.50       ! + 50% of truncated PBE0 functional - that includes exact hfx
  8.            CUTOFF_RADIUS 4.0  ! that has interaction truncated at 4.0 A from the atomic core
  9.         &END
  10.       &END XC_FUNCTIONAL
复制代码

对SCALE_X与SCALE_C两个参数的意义，不清楚，阅读了96年pbe的原文Phys. Rev. Lett. 77, 3865，感觉像是跟该文公式14的κ、μ两个参数有关系，但具体是什么关系呢，这两个参数设置是否存在必要的关联，比如pbe字段中，SCALE_X与SCALE_C的和是否需要为1？

尽管用上面这段代码能算的一个结果，但不知道怎么理解和分析。

*note：在cp2k的官方manual中，未看出任何新的信息量。

作者
Author: sobereva    时间: 2023-10-11 23:17
sigma-jlu 发表于 2023-10-11 19:10
多谢解答。
在用cp2k计算固体过程中，今天碰到一个pbe设置的问题，比如某泛函设置模块：

X跟C的数值没有关联
SCALE_X是交换泛函计算的交换能要乘的系数。诸如你就是纯粹用PBE交换泛函算交换能，那么SCALE_X就是1.0
而如果你用50% PBE交换泛函结合50% HF交换项，自然SCALE_X就是0.5
SCALE_C类似。如果你还要结合MP2或RPA相关能，那么SCALE_C就不是1.0（即只用PBE相关泛函计算相关能）
作者
Author: sigma-jlu    时间: 2023-10-12 08:14
sobereva 发表于 2023-10-11 23:17
X跟C的数值没有关联
SCALE_X是交换泛函计算的交换能要乘的系数。诸如你就是纯粹用PBE交换泛函算交换能， ...

多谢卢老师解答，不知道有没有哪里讲到scale_x与scale_c的系数怎么构成完整的GGA泛函的？我也同步在翻几本参考书。
作者
Author: sigma-jlu    时间: 2023-10-12 08:27
本帖最后由 sigma-jlu 于 2023-10-12 10:41 编辑
sobereva 发表于 2023-10-11 23:17
X跟C的数值没有关联
SCALE_X是交换泛函计算的交换能要乘的系数。诸如你就是纯粹用PBE交换泛函算交换能， ...

SCALE_X与SCALE_C参数没有关联，那他们的选择与确定，有什么指导原则吗？


96年pbe的原文Phys. Rev. Lett. 77, 3865，给了一对κ=0.967、μ=0.235的经验参数建议，不过该文在PRL被Zhang-Wang comment指出κ=1.245更好，无论是哪个经验参数更好，如果这两个参数跟SCALE_X与SCALE_C之间有某种对应关系，是不是意味着，对于特定的系统与研究的性质，SCALE_X与SCALE_C本身应有一个最合适的值，即肯定不能瞎设，那么在尚未扫描参数进行耗机时人力之前，有没有一些已知的常识需要注意的？

“since the whole Exc is usually developed and parameterized, there is some error compensation between both partners and combination of Ex and Ec functionals issuing from different sources could be dangerous.” J. Chem. Phys. 110, 6158 (1999)

作者
Author: 卡开发发    时间: 2023-10-13 02:24
sigma-jlu 发表于 2023-10-11 19:10
多谢解答。
在用cp2k计算固体过程中，今天碰到一个pbe设置的问题，比如某泛函设置模块：

如果是纯PBE的话其实都按1就行，甚至可以不写这些。SCALE_X和SCALE_C其实就是PBE的交换和关联部分的比例，一般情况杂化泛函的情况才需要修改这个比例。例如PBE0的情况是0.75*PBEx+0.25EXX+1.0PBEc，那么PBE下面的SCALE_X就按照0.75，HF的部分的FRACTION则按0.25设置。这里的例子PBE_HOLE_T_C_LR针对的是PBE0_TC_LRC方法的参数。
作者
Author: sobereva    时间: 2023-10-13 04:22
sigma-jlu 发表于 2023-10-12 08:27
SCALE_X与SCALE_C参数没有关联，那他们的选择与确定，有什么指导原则吗？

你用别人现成的泛函的时候，泛函原文怎么定义的就怎么写就完了
你提到的诸如κ这样的纯泛函部分的内在的一些细节参数不是通过这里体现的，是纯泛函部分的代码里体现的（改源代码层面）。你把问题想复杂了。



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