cp2k用moments计算得到的偶极子异常跳跃

jasondeng

请问各位大佬为啥我用cp2k计算得到的偶极子会在正负之间跳跃啊，采取的是berry相位法，这是我未加电场的情况下，不应该极化强度是趋于一个恒定值吗。这是我的输入函数，和得到的结果。请各位大佬帮忙指教。计算的是钛酸钡，经典的钙钛矿模型。


&GLOBAL
  PROJECT BaT
  RUN_TYPE MD
  PRINT_LEVEL MEDIUM
&END GLOBAL
&FORCE_EVAL
  METHOD Quickstep
  &DFT
    &PRINT
              &MOMENTS
                     MAX_MOMENT 1
                                    FILENAME DIPOLE.log
                     PERIODIC T
              &END MOMENTS
    &END PRINT   
    &QS
      METHOD PM6
      &SE
      &END
    &END QS
    &SCF
      MAX_SCF 60
      EPS_SCF 1.0E-5
      SCF_GUESS mopac
      &MIXING
          METHOD DIRECT_P_MIXING
          ALPHA   0.1
      &END
      &OT
        MINIMIZER DIIS
        PRECONDITIONER NONE
      &END
      &OUTER_SCF
        EPS_SCF 1.0E-5
        MAX_SCF 5
      &END
      &PRINT  
        &RESTART
          &EACH
            MD      0
            GEO_OPT 0
          &END
          ADD_LAST NUMERIC
        &END
        &RESTART_HISTORY OFF
        &END
      &END
    &END SCF

  &END DFT
  &SUBSYS
    &CELL
      A  8.10000000000         0.0000000000         0.0000000000
      B  0.0000000000         8.1000000000         0.0000000000
      C  0.0000000000         0.0000000000         8.1000000000
      PERIODIC  XYZ
    &END CELL

    &TOPOLOGY
      COORD_FILE_NAME ./SPOSCAR.xyz
      COORD_FILE_FORMAT xyz
    &END TOPOLOGY
    &COLVAR
      &DISTANCE
         ATOMS  5 9
      &END
    &END
    &COLVAR
      &DISTANCE
         ATOMS  10 7
      &END
    &END
    &COLVAR
      &DISTANCE
         ATOMS  8 4
      &END
    &END
    &PRINT
      &KINDS
        BASIS_SET
        POTENTIAL
      &END KINDS
    &END PRINT
  &END SUBSYS
&END FORCE_EVAL
&MOTION
  &PRINT
       &VELOCITIES
       FORMAT xyz
    &END VELOCITIES
    &TRAJECTORY
      &EACH
        GEO_OPT 10
        MD      10
      &END
      ADD_LAST NUMERIC
    &END
    &RESTART
      &EACH
        GEO_OPT 10000
        MD      10000
      &END
      ADD_LAST NUMERIC
    &END
    &RESTART_HISTORY OFF
    &END
  &END
  &MD
    ENSEMBLE NVT
    STEPS 4000
    TIMESTEP 1
    TEMPERATURE 300
    ANGVEL_TOL 1.0E-5
    &THERMOSTAT
      REGION GLOBAL
      TYPE CSVR
      &CSVR
        TIMECON [fs] 1000.
      &END
    &END
  &END MD
  &FREE_ENERGY
    &METADYN
      DO_HILLS F
      NT_HILLS 100
      WW 1.0e-3
      &METAVAR
        SCALE 0.1
        COLVAR  1
      &END METAVAR
      &METAVAR
        SCALE 0.1
        COLVAR  2
      &END METAVAR
      &METAVAR
        SCALE 0.1
        COLVAR  3
      &END METAVAR
      &PRINT
       &COLVAR
        &EACH
          METADYNAMICS 1
        &END
        COMMON_ITERATION_LEVELS 10
       &END COLVAR
       &HILLS
        &EACH
          METADYNAMICS 1
        &END
        COMMON_ITERATION_LEVELS 10
       &END HILLS
      &END
    &END METADYN
  &END FREE_ENERGY
&END MOTION

Aletyx

bulk材料里面极化具有多值性，只有极化的变化是well-defined的。每一帧的极化可能不在一个branch上，你可以尝试手动加减极化量子看看结果会不会正常。

jasondeng

Aletyx 发表于 2025-4-13 12:40
bulk材料里面极化具有多值性，只有极化的变化是well-defined的。每一帧的极化可能不在一个branch上，你可以 ...

谢谢老师我试试

jasondeng

Aletyx 发表于 2025-4-13 12:40
bulk材料里面极化具有多值性，只有极化的变化是well-defined的。每一帧的极化可能不在一个branch上，你可以 ...

请问大佬，我能不能通过同样条件计算顺电相的钛酸钡的偶极子，然后通过每一帧铁电相的偶极子减去顺电相的偶极子，抵消这种极化量子啊

Aletyx

jasondeng 发表于 2025-4-13 16:41
请问大佬，我能不能通过同样条件计算顺电相的钛酸钡的偶极子，然后通过每一帧铁电相的偶极子减去顺电相的 ...

建议详细阅读：https://doi.org/10.1016/j.jssc.2012.05.010
即使是顺电相，也可能在不同的branch上。所以直接相减得到的结果可能并不会好。（比方说文献Fig9）
我个人的建议：BaTiO3的极化是众所周知且在一个范围内波动的，而且极化量子也是已知的。你可以手动对极化加减极化量子，人为的将极化移动到合理范围内。

jasondeng

Aletyx 发表于 2025-4-14 10:11
建议详细阅读：https://doi.org/10.1016/j.jssc.2012.05.010
即使是顺电相，也可能在不同的branch上。所 ...

好的谢谢大佬