请问关于VASP中的ISYM设置

dali

VASP默认ISYM=2开启对称性，但很多人说表面计算、几何优化和一些性质的计算要关闭对称性，开对称性很可能优化不到能量最低点，有2个问题请教大家：
（1）ISYM除了能加快计算是不是没其他用处？既然不能开ISYM的情况多，请问什么样的计算可以开ISYM？
（2）关闭ISYM可以用ISYM=0和-1，看到vaspwiki上说ISYM=0用于MD计算，请问为什么有些不是MD的计算也用ISYM=0关闭对称性？非MD的计算关闭对称性是用ISYM=0还是-1？
谢谢大家！！

Momooooooooooo

我也是刚刚开始学习vasp 在刘老师的讲义里看到的说法和楼主一致 也有同样的疑惑

乐平

对应晶体，当然用周期性会更好，计算效率也更高。

但是对于表面，是将晶体切去一部分之后的结果。请想想，它还能和晶体一样具有对称性了吗？
表面是不是还得增加真空层，对不对？ 请想想，增加真空层的目的是什么？

虽然周期性边界条件会对表面模型在空间里无限延伸，也可以说表面模型具有“平移对称性”。但是真空层的存在就是为了避免搭建的表面模型与周期性重复的上，下表面发生相互作用（否则研究的对象就不再是所谓的表面了）。这样就破坏了对称性。对不对？ 更何况，表面计算大多数情况下还有再计算吸附的小分子，这是不是进一步破坏了对称性？

那么对于表面体系再加上 ISYM=2 开启对称性岂不是捣乱？

dali

乐平 发表于 2023-8-11 22:48
对应晶体，当然用周期性会更好，计算效率也更高。

但是对于表面，是将晶体切去一部分之后的结果。请想想 ...

感谢回复，有2个问题请教：
（1）纯3维晶体适合用ISYM=2，但如果对这个纯的3维晶体进行原子掺杂的研究，是不是这时也要关闭对称性，否则可能优化不到最低点结构？
（2）请问关闭ISYM用ISYM=0还是用ISYM=-1？网上查阅的帖子教程发现用哪个的都有。
谢谢！！！

乐平

dali 发表于 2023-8-12 08:48
感谢回复，有2个问题请教：
（1）纯3维晶体适合用ISYM=2，但如果对这个纯的3维晶体进行原子掺杂的研究， ...

(1) 关于原子替换掺杂，除非是非常特殊的情况，比如掺杂原子正好位移原始晶胞的对称中心，或者对称面，对称轴，反演中心，能保持原始晶胞的对称性以外，其余的情况往往破坏了原始晶胞的对称性。当然要关闭对称性参数。

（2）VASP wiki 说明书里也说了，ISYM = 0 不启用对称性，但是假设 ψ_k = ψ*_{-k} ，能减少布里渊区的采样数，适用于 AIMD，配合 IBRION = 0 一起使用； ISYM = -1 完全关闭对称性（比如你举的表面，原子替换掺杂这两种例子，在结构优化，能带，态密度计算时都可以）。

dali

乐平 发表于 2023-8-12 10:46
(1) 关于原子替换掺杂，除非是非常特殊的情况，比如掺杂原子正好位移原始晶胞的对称中心，或者对称面，对 ...

感谢解答！主要是看到有不少人做的非MD的计算，也用了ISYM=0，看来非MD的计算不是不能用ISYM=0，而是用ISYM=-1会更好，不知道这样理解是否正确。

乐平

dali 发表于 2023-8-12 10:59
感谢解答！主要是看到有不少人做的非MD的计算，也用了ISYM=0，看来非MD的计算不是不能用ISYM=0，而是用IS ...

大概可以这样理解。不过最好还是做一下测试。
看看其余参数都不变的情况下，对比 ISYM = 0 和 ISYM= -1 得到的结果差别有多大。

dingniu2

以前没注意到，怎么还有个ISYM = -1？大家想关闭对称性时，无论什么计算任务不都是一直用 ISYM = 0的吗？
VASPwiki上说“For ISYM=0, VASP does not use symmetry, but it will assume that Ψk=Ψ*-k and reduces the sampling of the Brillouin zone accordingly. This value should be set for molecular dynamics, i.e. IBRION=0.
For ISYM=-1 the use of symmetry is switched off completely.”
难道非MD的计算用ISYM = 0关闭对称性是错误的？必须用ISYM = -1吗？

wsz

一般用ISYM=0就够了，在考虑非共线自旋时用ISYM=-1。

乐平

wsz 发表于 2023-8-14 00:24
一般用ISYM=0就够了，在考虑非共线自旋时用ISYM=-1。

请问什么是“非共线自旋”呢？

那与之相对的，是否还有“共线自旋”？

wsz

乐平 发表于 2023-8-14 15:24
请问什么是“非共线自旋”呢？

那与之相对的，是否还有“共线自旋”？

是的，只设置ISPIN = 2的话就是共线自旋，具体参考vaspwiki关于LNONCOLLINEAR参数的说明，另外考虑SOC的时候默认即为非共线自旋。

乐平

wsz 发表于 2023-8-14 22:06
是的，只设置ISPIN = 2的话就是共线自旋，具体参考vaspwiki关于LNONCOLLINEAR参数的说明，另外考虑SOC的 ...

谢谢指引 LNONCOLLINEAR 关键词。

但是，还是没有解释什么叫“共线自旋” 和 “非共线自旋”……

我理解的 ISPIN = 2 是自旋极化，或者叫电子自旋未配对，或者电子自旋平行。如果是两个电子的话，用箭头表示为  ↑↑ （这种情况是三重态）
ISPIN = 1 是自旋非极化，或者叫电子自旋配对，或者电子自旋反平行。如果是两个电子的话，用箭头表示为  ↑↓ （这种情况是单重态）

“共线” 是否指的就是“电子自旋平行” ？↑↑ ？

请原谅我较真。在我看来，电子自旋反平行（或者叫非极化，或者叫电子配对）  ↑↓ 也是“共线”啊，只不过共的是方向相反的线。

wsz

乐平 发表于 2023-8-14 22:26
谢谢指引 LNONCOLLINEAR 关键词。

但是，还是没有解释什么叫“共线自旋” 和 “非共线自旋”……

平行和反平行都是共线，但空间上有三维度的，不一定非得是平行或反平行（即非共线），我不是专门研究磁学的，也只是了解一些概念，另外VASP在计算的时候还可以对磁矩的大小和方向进行约束。
关于非共线自旋，Google一下有很多例子，比如：Symmetry 2021, 13(8), 1513; 10.3390/sym13081513

xzzjl

dingniu2 发表于 2023-8-13 18:14
以前没注意到，怎么还有个ISYM = -1？大家想关闭对称性时，无论什么计算任务不都是一直用 ISYM = 0的吗？
...

搜了一下  很多非MD计算都设置ISYM = 0，包括官方论坛，比如：https://www.vasp.at/forum/viewtopic.php?t=17212 提到对于 defect calculations 推荐使用 ISYM = 0

用我自己的case (二维材料上的单原子催化剂 结构优化+吸附小分子)测试发现：
ISYM = 2 (default), ISYM = 0 以及 ISYM = -1。最后的结构和能量基本没有很大差别，但是ISYM = 0的速度比ISYM = -1 快了2倍。

另外，做频率计算的时候由于IBRION = 5会打破对称性，设置NPAR后会报错（如下），所以也需要设置ISYM = 0。

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|      VASP internal routines  have requested a change of the k-point set.    |
|      Unfortunately this is only possible if NPAR=number of nodes.           |
|      Please remove the tag NPAR from the INCAR file and restart the         |
|      calculations.                                                          |
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可参考：
https://tpmk.github.io/2022/03/0 ... -batch-calculation/
https://mattermodeling.stackexch ... culationibrion-5-in

卡开发发

xzzjl 发表于 2023-8-21 10:05
搜了一下  很多非MD计算都设置ISYM = 0，包括官方论坛，比如：https://www.vasp.at/forum/viewtopic.php? ...

一般情况ISYM=0保留了k的反演对称少算一些k点，而ISYM=-1则计算全部的k，自然会慢一些。上面提及到的非共线自旋情况我不了解（到底是理论方法要求还是程序对特定功能不支持我对此了解有限），但大部分情况保留反演对称应该没问题。

对于对称情形有IBRION=6，你可以看下手册和实测情况。