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！！

kkk99999

wsz 发表于 2023-8-15 00:48
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 ...

您好，关于您对这个非公线自旋计算就是打开LNONCOLLINEAR = .TRUE.，LSORBIT = .TRUE.两者就要用ISYM=-1，想寻求帮助，我可以理解为算开soc能带时自洽时的INCAR要设置为ISYM = -1吗，但是不知道为什么我打开此参数就很难收敛，第二就是假如是二维材料开soc定义两个磁性原子的磁矩在z方向的一正一负磁矩也就是反铁磁反平行但此时也打开了soc，这时ISYM =几呢？

orangesea

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 ...

老师好，对于“那么对于表面体系再加上 ISYM=2 开启对称性岂不是捣乱？”我还有疑问


我在别处看到这样一个帖子

When the ISYM tag is set to 1 or 2 (by default it is set to 1), you are taking advantage of some symmetries in the charge density, and VASP will look for the symmetries of the system and apply them, so it does not matter how symmetric is your molecule. It will make the calculations faster and less resource-demanding, and will ensure that some physical properties obtained fulfill the symmetries of the system (which, if symmetrizations are switched off, may not be fulfilled due to numerical accuracy problems I guess). So, in your case, you can probably switch on the ISYM tag to 1.

我的理解是这样的，请老师指正：
ISYM指的是利用对称性来降低所需要计算的K点数量，ISYM越大就会更多的考虑对称性减少所需要计算的不可约K点数量，而不是说结构不对称就需要关闭ISYM。而对于1*1*1Gamma点的体系，ISYM=0 1 2没有太大区别。


以下为ChatGPT的回答

isym是不是考虑利用K点的对称性来降低不可约K点从而降低计算量 而与实际计算体系的结构对称性没有太大关系？
ChatGPT
是的，你的理解是正确的。ISYM参数主要用于考虑利用K点的对称性来降低不可约K点的数量，从而减少计算量，但它不强制对体系结构本身施加对称性约束。

所以对于slab也能用isym来减少计算量 只是相比搞对称体系减少计算量不明显是吗
ChatGPT
是的，对于slab体系，可以使用ISYM来减少计算量，但效果可能不如高对称性体系那么显著。这是因为slab体系通常由于表面效应和缺陷（如氧空位）的存在，对称性较低，因此可利用的对称性操作较少。

对于只用gamma点计算的体系 ISYM=012是不是都一样
ChatGPT
对于只使用Gamma点进行计算的体系，ISYM参数的设置对计算结果影响不大，因为在这种情况下只有一个K点（Gamma点），不存在不可约K点的减少问题。因此，ISYM=0、1、2的设置效果会是一样的。

dali

看来ISYM=0不是MD计算专用的，其它类型计算也可以用，而且大多数情况都没啥问题。但不知道有哪些类型的计算只能用ISYM=-1而不能用ISYM=0？

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。

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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|      ---->  I REFUSE TO CONTINUE WITH THIS SICK JOB ..., BYE!!! <----       |
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可参考：
https://tpmk.github.io/2022/03/0 ... -batch-calculation/
https://mattermodeling.stackexch ... culationibrion-5-in

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

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 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 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

一般用ISYM=0就够了，在考虑非共线自旋时用ISYM=-1。

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？

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。

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 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）。