CP2K结构优化Fe2O3卡住（已解决）

PoorChaos · 发表于 Post on 2022-8-18 14:22:19

本帖最后由 PoorChaos 于 2023-6-18 23:20 编辑

请问，用CP2K 9.1优化Fe2O3一切正常，同参数下（加了MAGNETIZATION，开了UKS）优化NiFe2O3，8.2版、9.1版本、2022.1 版均卡住，但是不报错，试过论坛里改成LBFGS，加PREFERRED_DIAG_LIBRARY SL，还是会卡主，有什么解决办法吗
附件为Fe2O3的inp和out、NiFe2O3的inp文件，以及卡住的NiFe2O3.out

Fe2O3.inp (5.8 KB, 下载次数 Times of downloads: 84)

Fe2O3.out (484.44 KB, 下载次数 Times of downloads: 13)

NiFe2O3.out (175.43 KB, 下载次数 Times of downloads: 4)
有时候看到“ SCF WAVEFUNCTION OPTIMIZATION” 之后, 下面不再有东西出现，有时候是OPTIMIZATION STEP * 某一步后不再出现新的内容

2022年8月21日更新

我将该结构，抠出一个氧空位，其他参数不变（即附件中inp的参数），依然卡住，按#L8 说法是不收敛
在上述基础上
改 ALPHA 0.2 #Default. Mixing 40% of new density matrix with the old one
NBROYDEN 16 #Default is 4. Number of previous steps stored for the actual mixing scheme
目前正常运行中，估计会正常跑完

另个一inp

NiFe2O3-O1.inp (8.83 KB, 下载次数 Times of downloads: 17)

2022年9月3日
初始结构用MS做了分子力学粗优化，用Multiwfn默认设置创建inp，最后CP2K8.2 2022.1 成功跑完收敛
看了还是初始结构问题

2023年4月24日
根据最近计算NiFe2O4，一点点经验

重新切面建模，仔细检查模型

如果加了MAGNETIZATION，在打开UKS后，最好用Multiwfn 设置磁性后自动生成的自旋多重度，如果设置的离实际的spin高出太多，优化一段时间后会报错，Invalid last k specified (A)
Routine Calling stack
12 dbcsr multiply_generic
11 cp dbcsr plus fm fm t native
10 calculate dm sparse
9 qs scf new mos
8 scf env do scf inner loop
7 scf env do scf
6 qs energies
5 qs forces
4 cp eval at
3 geoopt bfgs
2 cp geo opt
1 CP2K

报错了很多次，核对以后几乎每次都是初始MULTIPLICITY 设置的与真实高出太多

在上述MULTIPLICITY下，手动微调 Fe MAGNETIZATION 3.9 ，Ni MAGNETIZATION -1.2，O MAGNETIZATION 0.2

如果不知道微调 MAGNETIZATION多少，可以尝试跑一圈SCF后，在out文件Mulliken Population Analysis 下查看spin moment，可能看到Fe 在3.几，Ni可能在-1.几，或1.几，根据这个数值在inp里手动修改MAGNETIZATION

删除了DFT+U，如果用了DFT+U，就不要设置KPOINTS，两个暂时不能共存，报错

测试了CUTOFF 600 ，REL_CUTOFF 55或60

最终70多步顺利优化完毕，inp、xyz、out如下

Fe2NiO4_220.inp (8.85 KB, 下载次数 Times of downloads: 36)

Fe2NiO4_220-pos-1.xyz (403.49 KB, 下载次数 Times of downloads: 4)

Fe2NiO4_220.out.zip (357.4 KB, 下载次数 Times of downloads: 23)

【运行环境：RockyLinux 9.1，CP2K 2023.1，OpenMPI 4.1.1，按sob老师推荐方法编译】

2023年6月18日更新
之前的entity是SCF不收敛，改了很多次，又重新建模，表面保持计量比，上下表面尽量对称
然后用CQ方法正常优化结束，但波函数的SCF没收敛，然后用restart坐标为输入文件，读取前面优化后的wfn，又优化一次，SCF收敛了

Fe2NiO4-base.inp (10.43 KB, 下载次数 Times of downloads: 11)

Fe2NiO4-base-1.inp (11.56 KB, 下载次数 Times of downloads: 5)

Fe2NiO4-base-1.out (223.72 KB, 下载次数 Times of downloads: 7)

PoorChaos · 发表于 Post on 2023-6-15 12:25:58

asd9998876 发表于 2022-9-1 22:57
楼主想请教一下，cp2k里面的U值是怎么确定的呀，VASP里面的直接拿过来不停的报错

使用社长开发的 Multiwfn 生成CP2K的inp文件（墙裂推荐）
使用Multiwfn非常便利地创建CP2K程序的输入文件
http://sobereva.com/587

PoorChaos · 发表于 Post on 2023-6-15 12:24:35

Quantum198907 发表于 2022-8-20 14:41
楼主好！我测试了一下，和你的问题一样（CP2K 2022.1，toolchain编译）。但是我发现你给出的结构SCF一直不 ...

对，改了初始结构，很快收敛

PoorChaos · 发表于 Post on 2023-4-26 19:59:32

sigma-jlu 发表于 2023-4-24 08:59
有道理，结合楼主在2023-04-24更新的内容，我比昨天更明白MAGNETIZATION、MULTIPLICITY以及Ueff等参数在 ...

后面都是设置成XYZ了。以前设置XY是没理解sob老师在其他博文中的意思错误设置了

sigma-jlu · 发表于 Post on 2023-4-25 15:30:59

PoorChaos 发表于 2023-4-25 11:34
为什么达到1e-03级别可以认为收敛，在inp中应该怎么调整？

1e-3相比接近稳定的能量，已经是ppm量级。
在EPS_SCF 关键字设置？

PoorChaos · 发表于 Post on 2023-4-25 11:34:00

sigma-jlu 发表于 2023-4-24 10:42
经过调整与运行分析，我好像找到楼主最初询问的“跑不完”的问题症结在 motion章节，geo_opt字段：
MAX ...

为什么达到1e-03级别可以认为收敛，在inp中应该怎么调整？

PoorChaos · 发表于 Post on 2023-4-25 11:19:43

sigma-jlu 发表于 2023-4-24 10:42
经过调整与运行分析，我好像找到楼主最初询问的“跑不完”的问题症结在 motion章节，geo_opt字段：
MAX ...

十分感谢！

sigma-jlu · 发表于 Post on 2023-4-24 10:42:59

经过调整与运行分析，我好像找到楼主最初询问的“跑不完”的问题症结在 motion章节，geo_opt字段：
MAX_ITER 250；
如果MAX_SCF 128，程序在这两个嵌套的循环，假设每轮scf消耗时间10分钟(本人的i7四核win版本)，总运行时间可不是250*10分钟（接近2天时间），其实从目前的前两轮结果分析来看，中间变化最小能量已大1e-3 eV量级，已达收敛，真的没必要继续跑剩下的248轮geo_opt了。
out文件附后供参考。

sigma-jlu · 发表于 Post on 2023-4-24 08:59:33

本帖最后由 sigma-jlu 于 2023-4-24 10:06 编辑

sobereva 发表于 2023-4-24 03:53
CP2K绝对不能借用VASP等平面波程序的Ueff参数，严重偏高。用文献里的值的情况，必须取CP2K用户拟合的参数 ...

有道理，结合楼主在2023-04-24更新的内容，我比昨天更明白MAGNETIZATION、MULTIPLICITY以及Ueff等参数在实际操作的时候以兼顾整体自洽为主要目标，不能照搬教科书或文献中的碎片信息，在实际的体系中，Magnetization与Ueff都是柔性的。

####
此外，楼主也提到Fe2O3中Alpha与Mixing两个参数影响收敛 “正常运行中，估计会正常跑完”，我这边测试发现并不能跑完；又提到用M$优化结构后解决问题，再留意到问题愿因可能是单胞参数过大，而且原子数目跟标准对称性的赤铁矿结构差异颇大，加上PBC设成XY，如果不是执意要算薄膜的话，应该为XYZ，也许根源在这？

sobereva · 发表于 Post on 2023-4-24 03:53:55

asd9998876 发表于 2022-9-1 22:57
楼主想请教一下，cp2k里面的U值是怎么确定的呀，VASP里面的直接拿过来不停的报错

CP2K绝对不能借用VASP等平面波程序的Ueff参数，严重偏高。用文献里的值的情况，必须取CP2K用户拟合的参数，或者至少是其它基于原子中心基函数的程序的用户弄的。

sigma-jlu · 发表于 Post on 2023-4-23 20:12:43

本帖最后由 sigma-jlu 于 2023-4-24 09:02 编辑

PoorChaos 发表于 2023-4-23 20:01
通过Multiwfn设置好 magnetization，最后会inp会自动生成对应的MULTIPLICITY

multiwfn生成的可能没有考虑到反铁磁这个特殊情况，这里设成2应更合适。
=============================

2024-04-24自纠错：好好理解楼主20230424更新内容，没有哪个固定值是更好这么一说。

PoorChaos · 发表于 Post on 2023-4-23 20:01:38

sigma-jlu 发表于 2023-4-23 19:08
阅读了楼主的Fe2O3.inp文件，有几个地方供商榷：
第68行 MAGNETIZATION 3 //为什么是3？
第81行 MULT ...

通过Multiwfn设置好 magnetization，最后会inp会自动生成对应的MULTIPLICITY

sigma-jlu · 发表于 Post on 2023-4-23 19:08:25

阅读了楼主的Fe2O3.inp文件，有几个地方供商榷：
第68行 MAGNETIZATION 3 //为什么是3？
第81行 MULTIPLICITY 1 //自旋多重度建议为2
第125-149行 Motion字段，真的必要吗？

sigma-jlu · 发表于 Post on 2023-4-23 19:04:19

不知楼主问题解决没有？

我刚用cp2k跑了一个手头的Fe2O3，正常结束，供参考。

PoorChaos · 发表于 Post on 2022-9-2 09:27:25

asd9998876 发表于 2022-9-1 22:57
楼主想请教一下，cp2k里面的U值是怎么确定的呀，VASP里面的直接拿过来不停的报错

U值通过查文献确定。至于报错，请教论坛里的大佬

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