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[新手求助] SCF始终不收敛,已尝试多种方法,还是不知该如何处理

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体系含有7个金属,其中至少6个是过渡族金属。另外一个是主族金属或过渡金属(不同替换条件)。模型大概这样。因为不确定自旋多重度,因此我配套算了1,3,5,7,9自旋多重度下的单点能。关键词如下:em=gd3bj pbe1pbe/gen scf=(vshift=400,conver=6)
这个时候得到自旋多重度为9是能量最低的状态。我且认为其为基态。

再开始在自旋多重度为9下进行几何优化。关键词:#p opt em=gd3bj pbe1pbe/gen scf=vshift=400
还没开始第一轮优化即出现报错:
>>>>>>>>>> Convergence criterion not met.
SCF Done:  E(UPBE1PBE) =  -10363.5833685     A.U. after  129 cycles
            NFock=128  Conv=0.17D-07     -V/T= 2.0018
<Sx>= 0.0000 <Sy>= 0.0000 <Sz>= 4.0000 <S**2>=20.0808 S= 4.0090
<L.S>= 0.000000000000E+00
KE= 1.034500494201D+04 PE=-4.483182615159D+04 EE= 1.399504736008D+04
Annihilation of the first spin contaminant:
S**2 before annihilation    20.0808,   after    20.0008
Convergence failure -- run terminated.
Error termination via Lnk1e in /PARA/blsc492/g09/l502.exe at Mon Dec  9 03:08:29 2019.
Job cpu time:       0 days 23 hours  0 minutes 45.6 seconds.
File lengths (MBytes):  RWF=    661 Int=      0 D2E=      0 Chk=     17 Scr=      1


然后我修改关键词(参考了sob老师博文),关键词:#p opt=(calcfc,gdiis,maxstep=6,notrust,cartesian) em=gd3bj pbe1pbe/gen scf=vshift=400
结果依然是还没开始优化就已经SCF不收敛的报错。
因此我百思不得其解,这是为何会如此难收敛。

再次修改关键词:#p opt=(calcfc,gdiis,maxstep=6,notrust,cartesian) em=gd3bj pbe1pbe/gen scf=(vshift=400,conver=6)
可以算下去了,但是从图中尾部明显看出震荡,然后我取消任务,再次以guess=read提交,发现怎么也算不了了,就是一上来就会一步优化也做不了,并报出SCF不收敛。

请问这种问题我该如何处理呢?已经一个多礼拜没解决这种问题了。



QQ图片20191209103514.png (66.34 KB, 下载次数 Times of downloads: 68)

Co-Al模型

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2019-12-9 11:02:00 | 只看该作者 Only view this author
其他系列的,如Co-Mn之类的,自旋多重度下,也做过了stable=opt,获得了稳定的波函数。SavETr:  write IOETrn=   770 NScale= 10 NData=  16 NLR=1 NState=    1 LETran=      28.
The wavefunction is stable under the perturbations considered.
Leave Link  914 at Sun Dec  8 08:53:40 2019, MaxMem=  4026531840 cpu:     71470.2
(Enter /PARA/blsc492/g09/l508.exe)
The wavefunction is already stable.
Leave Link  508 at Sun Dec  8 08:53:40 2019, MaxMem=  4026531840 cpu:         0.0
(Enter /PARA/blsc492/g09/l601.exe)
Copying SCF densities to generalized density rwf, IOpCl= 1 IROHF=0.

**********************************************************************

然后以guess=read在稳定波函数作为初猜,进行优化#p opt(gdiis,maxstep=6,notrust,cartesian,calcfc) em=gd3bj pbe1pbe/gen scf=vshift=400 guess=read,
报错跟之前一样,根本没法算下去,直接SCF不收敛。



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发表于 Post on 2019-12-9 11:06:36 | 只看该作者 Only view this author
conver=6在优化初期可以使用,在优化后期不能使用,因为SCF收敛的不够好的噪声比收敛限还大,当然不会收敛。另外你的体系看起来对称性很高,如果SCF收敛解决了之后优化震荡仍然解决不了可以考虑破坏一下对称性。

所有能解决SCF不收敛的方法已经列在博文里了。没有别的可说的。

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2019-12-9 11:20:38 | 只看该作者 Only view this author
liyuanhe211 发表于 2019-12-9 11:06
conver=6在优化初期可以使用,在优化后期不能使用,因为SCF收敛的不够好的噪声比收敛限还大,当然不会收敛 ...

好的,我加上nosymm试试。

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发表于 Post on 2019-12-9 11:20:58 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 zjxitcc 于 2019-12-9 11:22 编辑

这么复杂的体系···单独仔细研究都够发JCTC了有实验文章背景么
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2019-12-9 11:31:30 | 只看该作者 Only view this author
zjxitcc 发表于 2019-12-9 11:20
这么复杂的体系···单独仔细研究都够发JCTC了有实验文章背景么

实验是有的,如果能收敛,我打算做磁矩,验证一下单电子个数,看看是不是基态9。其次,这个收敛真的实在是太困难了,我连续两个礼拜,都没得到结果,现在很着急……
泛函也从B3LYP-D3换成了PBE0,PBE(都加了D)也试过,一样的结果。基组是def-TZVP,不重要部分的就是6-311g*。

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发表于 Post on 2019-12-9 11:44:59 | 只看该作者 Only view this author
不要急着做结构优化,也不要急着直接上目标基组(def-TZVP和6-311G*对于当前体系是很大的基组了,建议水用6-31G(d,p)或def2SVP即可,当然,机器很多很强的话请忽略这点)。先用中小基组把单点算收敛、算对了再说。比如先在6-31G(d)(对H,O,Al,Co全支持)下看能否单点收敛,然后检验波函数稳定性stable=opt。常规关键词收敛不了的话就上xqc,xqc这些不是不能用,而是常规不用,必要时也得用。
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2019-12-9 11:48:05 | 只看该作者 Only view this author
zjxitcc 发表于 2019-12-9 11:44
不要急着做结构优化,也不要急着直接上目标基组(def-TZVP和6-311G*对于当前体系是很大的基组了,建议水用6 ...

醍醐灌顶,感谢!

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发表于 Post on 2019-12-9 12:18:16 | 只看该作者 Only view this author
当然我也是菜鸡啊,不过以我自身的经验,这种金属水合物确实难优化。出的主意可能也是馊主意....我建议你试试其他容易收敛的方法(b3lyp?)和小基组,赝势基组用大核,得到一个初步可靠的结构再换你想用的方法优化。还有强烈建议加scf=novaracc 详情(http://bbs.keinsci.com/thread-3344-1-1.html)。
当然我也有几个问题想问可能我的理解有偏差希望老师能解答下:
1.如果有XQC,配合stable=opt。高斯不是已经做了SCF迭代了吗且得到了一个稳定的波函数吗,那么用guess=read调用这个收敛且稳定的波函数为什么还会在第一轮SCF迭代就报错啊,按理说要报错也得到第二轮才报啊...
2.你一开始搜索合理的自旋多重度时你是直接用单点确认的,题主是单独对单个原子(离子)计算吗?可是根据配位场理论,在不同配体场下,中心离子的轨道能级会发生变化,从而自旋多重度也会发生变化啊。典型例子亚铁例子在卟啉环中,和氧配位是低自旋,没和氧配位是高自旋。如果搜索合理自旋多重度的话,不应该直接对同一配合不同多重度进行优化吗?然后对比自由能(单点能)?
希望老师能够出来解答下,谢谢老师

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发表于 Post on 2019-12-9 13:00:27 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 zjxitcc 于 2019-12-9 13:20 编辑
Smes 发表于 2019-12-9 12:18
当然我也是菜鸡啊,不过以我自身的经验,这种金属水合物确实难优化。出的主意可能也是馊主意....我建议你试 ...

(1)“用guess=read调用这个收敛且稳定的波函数为什么还会在第一轮SCF迭代就报错啊”不会有这种问题的,除非你关键词写错了(比如把stable=opt与opt或freq混在一个任务里写了)。如果你还不确定出错处,直接上传输入输出,大家一看便知分晓。
(2)“直接对同一配合物不同自旋多重度进行优化”这是理论上的完美解决方案,实际上几乎没多少过渡金属体系可以做到(一些小的单核或双核过渡金属分子这么做是可以的,最可能的自旋态一般就两三个,计算量可以承受),因为 非基态自旋多重度 的结构优化是非常难收敛的(无论是SCF还是几何结构),比基态的计算可能还要难。 一个合理的、妥协的方案是,初始结构要合理(比如来自实验,不优化结构都行),在初始结构上检测波函数稳定性、做不同自旋态的能量比较,然后取最低的1-2个自旋多重度做结构优化,在优化好的结构上再检测波函数稳定性、看不同自旋态的能量差异。

更麻烦的问题是如果某个自旋多重度下波函数有多组态特征,你也不知道DFT算出来的是不是sh*t。
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发表于 Post on 2019-12-9 14:23:18 | 只看该作者 Only view this author
zjxitcc 发表于 2019-12-9 13:00
(1)“用guess=read调用这个收敛且稳定的波函数为什么还会在第一轮SCF迭代就报错啊”不会有这种问题的, ...

谢谢老师,第一个问题我是看错了,题主题主说read 还不收敛,以为是读取的是stable=opt的...
第二个问题十分感谢老师解答,不过我已经从1优化到19啦(除了1始终不收敛)... 还有那么如何确定体系是否有多组态特征呢,如果波函数有多组态特征DFT得到的单点结果偏差很大?

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发表于 Post on 2019-12-9 14:50:27 | 只看该作者 Only view this author
Smes 发表于 2019-12-9 14:23
谢谢老师,第一个问题我是看错了,题主题主说read 还不收敛,以为是读取的是stable=opt的...
第二个问题 ...

结构优化完了之后仍然要检测波函数稳定性。从1到19也是厉害,佩服大佬的计算机时。后面一个问题可以在论坛上搜多参考特征,有不少帖子。也不能说DFT单点偏差很大,泛函种类很多,你总能找到几个结果不对的,几个结果对的。
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发表于 Post on 2019-12-9 15:09:28 | 只看该作者 Only view this author
我觉得你这个SCF不收敛和结构的松散有关,这么多水分子,他们之间是以氢键连接的吗?Co原子和周围原子是怎么配位成键的?我个人感觉,你这个SCF不收敛和你模型的搭建有关系,很可能是模型不合理造成的,所以你不论如何更改关键词,恐怕也解决不了问题,回归根本,在模型搭建上下功夫。

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发表于 Post on 2019-12-9 15:12:06 | 只看该作者 Only view this author
zjxitcc 发表于 2019-12-9 14:50
结构优化完了之后仍然要检测波函数稳定性。从1到19也是厉害,佩服大佬的计算机时。后面一个问题可以在论 ...

谢谢老师

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发表于 Post on 2019-12-9 17:31:47 | 只看该作者 Only view this author
Frank2468 发表于 2019-12-9 11:20
好的,我加上nosymm试试。

不是nosymm,是稍微破坏几何结构的对称性

本版积分规则 Credits rule

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