记录一下NWChem7.0.0的初次安装和使用（自旋轨道耦合SOC计算--SODFT）

helpme

为了计算金团簇的自旋轨道耦合，经sob大神建议（感谢！），尝试NWChem，具体参考http://sobereva.com/368。

这里简单列出过程，供其他初学者参考。第一次使用，没有经验，有错误不当之处还请多多指正。

安装，下载最新版的（7.0）以后，在服务器上解压，解压得到的文件存于目录 /home/soft/nwchem7。
Linux下依次输入一下命令：
export NWCHEM_TOP=/home/soft/nwchem7
export NWCHEM_TARGET=LINUX64
export NWCHEM_MODULES=all
export USE_MPI=y
export USE_INTERNALBLAS=y
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/usr/lib64/mpich2/lib/
export PATH=$PATH:/usr/lib64/mpich2/bin/
make
静等----------------很长时间，安装完成。（不同系统安装可能会因为并行环境不同等有所差异。）
把可执行文件nwchem所在的目录加到PATH里面，
export PATH=$PATH:/home/soft/nwchem7/bin/LINUX64/   (例如在用户的.bashrc里面改)
或者把nwchem文件拷贝到某个可执行文件目录下，例如/usr/local/bin下。
以后就可以直接使用命令 nwchem来运行程序了。

helpme

从http://www.cosmologic-services.de/basis-sets/basissets.php下载Au的dhf-tzvp-2c基组，选择Tubromole格式的基组下载，手动改为NWChem格式。构建NWChem输入文件Au2.nw如下：

start
PRINT low
geometry noautosym
Au     0.00000      0.00000     0.00000
Au     0.00000      0.00000     2.484826
end
basis "ao basis" spherical
  Au  s
  30.000000000      0.20199617249
  27.000000000     -0.32928957373
  14.746824331      0.40585528600
  Au  s
  5.6091587912       1.0000000000
  Au  s
  1.3643634132       1.0000000000
  Au  s
0.61656895887       1.0000000000
  Au  s
0.13995954313       1.0000000000
  Au  s
0.49334580278E-01   1.0000000000
  Au  p
  24.708233346     -0.61870876857E-02
  12.351765722      0.86828980159E-01
  6.4227368205     -0.30464846393
  Au  p
  1.6582165111       1.0000000000
  Au  p
0.78113181540       1.0000000000
  Au  p
0.33105069878       1.0000000000
  Au  p
0.45000000000E-01   1.0000000000
  Au  d
  10.620604032      0.20561850202E-01
  7.0985987156     -0.69876065811E-01
  1.7746496789      0.30533062224
0.79960541055      0.44810704955
  Au  d
0.33293576596       1.0000000000
  Au  d
0.12447224161       1.0000000000
  Au  f
     0.72482           1.0
  Au  p
  17.6710          -0.0748
   8.0323           0.5285
  Au  p
   3.6510          -0.8456
  Au  d
   3.8000000000        1.0000000000
END
ECP
Au nelec 60
Au ul
           2      1.00000000  0.00000000
Au s
           2     13.5232180  426.6418670
           2      6.2643840   36.8006680
Au p
           2     11.4138670   87.0020910
           2     10.3292150  174.0043700
           2      5.7074240    8.8706100
           2      4.8281650   17.9024380
Au d
           2      7.4309630   49.8836550
           2      8.3219900   74.6845490
           2      4.6096420    6.4862270
           2      3.5115070    9.5468210
Au f
           2      3.0846390    8.7916400
           2      3.0247430   11.6584560
Au g
           2      3.9784420   -5.2343370
           2      4.0114910   -6.7381420
END
SO           ////////////注意必须包含这个的基组，才可以计算SOC
Au p
    2    11.413867 -174.004182
    2    10.329215  174.004370
    2     5.707424  -17.741219
    2     4.828165   17.902438
Au d
    2     7.430963  -49.883655
    2     8.321990   49.789700
    2     4.609642   -6.486227
    2     3.511507    6.364547
Au f
    2     3.084639   -5.861094
    2     3.024743    5.829228
Au g
    2     3.978442    2.617169
    2     4.011491   -2.695257
END
charge 0
dft
mult 1  //这里的自旋多重度1和上面的charge 0都是默认值，都可以删除不写。
xc xtpss03 ctpss03   //xctpssh, b3lyp, etc,... 不会写名称的话可以故意瞎写一个出错，输出文件里面就会列出可选的泛函了
interations 100 //默认SCF循环次数太少，有时会导致不收敛。
end
task sodft  //改为dft就会忽略SOC计算，此时基组部分SO是否去掉不影响

注：以上输入文件的//注释部分需要删除。以上仅供参考。

运行：
nohup mpirun -np 8 nwchem Au2.nw >out.Au2 &
输出文件out.Au2中可以看到SOC校正后的能量。

冰释之川

谢谢丁老师分享

Mikasa

Here is a script I use which uses intel compier. It will take a while.

1. #!/bin/bash -l
   
2. 
   
3. echo " "
   
4. 
   
5. export NWCHEM_TOP=$PWD
   
6. 
   
7. # load intel compiler
   
8. module load intel/2018/release mkl/2018/release impi/2018/release_multithread
   
9. 
   
10. cd $NWCHEM_TOP/src
    
11. 
    
12. export NWCHEM_TARGET=LINUX64
    
13. 
    
14. # Set ARMCI_NETWORK, comment out this part if you don't need
    
15. export ARMCI_NETWORK=OPENIB
    
16. export IB_LIB=/usr/lib64
    
17. export IB_INCLUDE=/usr/include
    
18. export IB_LIB_NAME="-libverbs"
    
19. 
    
20. export USE_MPI=y
    
21. export USE_MPIF=y
    
22. export USE_MPIF4=y
    
23. 
    
24. export USE_SCALAPACK=y
    
25. export MKL_INCLUDE="$MKLROOT/include"
    
26. export SCALAPACK="-L$MKLROOT/lib/intel64 -lmkl_scalapack_ilp64 -lmkl_intel_ilp64 -lmkl_blacs_intelmpi_ilp64 -lmkl_core -lmkl_sequential -lpthread -lm"
    
27. export SCALAPACK_LIB="$SCALAPACK"
    
28. export SCALAPACK_SIZE=8
    
29. export BLASOPT="-L$MKLROOT/lib/intel64 -lmkl_intel_ilp64 -lmkl_core -lmkl_sequential -lpthread -lm"
    
30. export BLAS_SIZE=8
    
31. export LAPACK_LIB="$SCALAPACK"
    
32. export USE_NOIO=y
    
33. export CRAYPE_LINK_TYPE=dynamic
    
34. 
    
35. export LARGE_FILES=true
    
36. export NWCHEM_MODULES=all
    
37. 
    
38. export F77=ifort
    
39. export F90=ifort
    
40. export FC=ifort
    
41. export FL=ifort
    
42. export CC=icc
    
43. export CXX=icpc
    
44. 
    
45. make nwchem_config
    
46. make

复制代码

helpme

谢谢分享。上面这种详细配置的，编译出来的版本应该会更快一些。
我只是偶尔用一下，先将就着了。后面nwchem使用不会的，还要多请教大家。
请教一个nwchem的计算问题。不考虑SOC，计算得到的Au2键能是2.257eV，很合理。引入包含SOC的基组后计算键能，得到的是4.983 eV，明显不合理。所用输入输出文件打包给出。
麻烦高手指点一下错误。谢谢！

冰释之川

helpme 发表于 2020-5-4 21:49
谢谢分享。上面这种详细配置的，编译出来的版本应该会更快一些。
我只是偶尔用一下，先将就着了。后面nwch ...

你那Au2团簇有没有优化过？  距离正好是2.5埃？

helpme

谢谢讨论！
使用实验键长以后，非SOC 和 SOC 的键能分别是 2.243 eV和4.971eV （原来分别是2.257eV，4.983 eV），有变化，但不大。应该还是我哪里弄错了。

没做优化的原因是暂时还用不到（还不会用）。

helpme

为了方便检查错误，我把网站上下载的TURBOMOLE格式的基组信息也贴一下。

dhf-TZVP-2c Basis set for Au in TURBOMOLE-format
$basis
*
au dhf-TZVP-2c
*
   3  s
  30.000000000      0.20199617249
  27.000000000     -0.32928957373
  14.746824331      0.40585528600
   1  s
  5.6091587912       1.0000000000
   1  s
  1.3643634132       1.0000000000
   1  s
0.61656895887       1.0000000000
   1  s
0.13995954313       1.0000000000
   1  s
0.49334580278E-01   1.0000000000
   3  p
  24.708233346     -0.61870876857E-02
  12.351765722      0.86828980159E-01
  6.4227368205     -0.30464846393
   1  p
  1.6582165111       1.0000000000
   1  p
0.78113181540       1.0000000000
   1  p
0.33105069878       1.0000000000
   1  p
0.45000000000E-01   1.0000000000
   4  d
  10.620604032      0.20561850202E-01
  7.0985987156     -0.69876065811E-01
  1.7746496789      0.30533062224
0.79960541055      0.44810704955
   1  d
0.33293576596       1.0000000000
   1  d
0.12447224161       1.0000000000
   1  f
     0.72482           1.0
   2  p
  17.6710          -0.0748
   8.0323           0.5285
   1  p
   3.6510          -0.8456
   1  d   
   3.8000000000        1.0000000000
*
# F. Weigend, A. Baldes; J. Chem. Phys. 133, 174102 (2010).
$ecp
*
au dhf-ecp-2c
*
   ncore =  60   lmax = 5    lsomax=4
h
      0.0000000        2      1.0000000
s-h
    426.6418670        2     13.5232180
     36.8006680        2      6.2643840
p-h
     87.0020910        2     11.4138670
    174.0043700        2     10.3292150
      8.8706100        2      5.7074240
     17.9024380        2      4.8281650
d-h
     49.8836550        2      7.4309630
     74.6845490        2      8.3219900
      6.4862270        2      4.6096420
      9.5468210        2      3.5115070
f-h
      8.7916400        2      3.0846390
     11.6584560        2      3.0247430
g-h
     -5.2343370        2      3.9784420
     -6.7381420        2      4.0114910
*
p
-174.004182      2    11.413867
  174.004370      2    10.329215
  -17.741219      2     5.707424
   17.902438      2     4.828165
d
  -49.883655      2     7.430963
   49.789700      2     8.321990
   -6.486227      2     4.609642
    6.364547      2     3.511507
f
   -5.861094      2     3.084639
    5.829228      2     3.024743
g
    2.617169      2     3.978442
   -2.695257      2     4.011491
*
# D. Figgen, G. Rauhut, M. Dolg, H. Stoll; Chem. Phys. 311, 227 (2005).
$end

beefly

把PRINT low去掉，然后检查占据轨道成分，你会发现Au的电子组态是5d9 6s2。这是激发态

helpme

谢谢提醒！
查看了轨道占据，发现noSOC计算得到的是正确5d10 6s1，而SOC计算得到的是5d9 6s2。
Gaussian中可以guess=read，nwchem不会操作；尝试使用occup关键词，没有成功（可能是我操作有误）。
试出一种笨办法：
把原来输入文件的最后一行task sodft ，改为
task dft
task sodft
这样sodft就会读取前面dft计算的正确轨道占据了。得到了合理的包含SOC的Au2的解离能 2.305 eV。

其它：
1. 计算单重态Au2时，在dft字段定义odft，强制使用开壳层，结果一样。
2. SODFT计算时，列出的分子轨道，alpha和beta是混在一起给出的。

helpme

另外，Gaussian 16也可以做SODFT计算。验算了Au2的解离能，和上述结果基本一致。
详见 beefly大侠的帖子：http://bbs.keinsci.com/thread-17030-1-1.html

TDHFjiang

helpme 发表于 2020-5-5 12:43
谢谢提醒！
查看了轨道占据，发现noSOC计算得到的是正确5d10 6s1，而SOC计算得到的是5d9 6s2。
Gaussian ...

vectors ouput  *.movecs, vectors input *.movecs

TJCW

helpme 发表于 2020-5-5 12:43
谢谢提醒！
查看了轨道占据，发现noSOC计算得到的是正确5d10 6s1，而SOC计算得到的是5d9 6s2。
Gaussian ...

请问老师，sodft里轨道是怎样读取出它的电子占据是5d10 6s1的呢

喵星大佬

helpme 发表于 2020-5-5 22:42
另外，Gaussian 16也可以做SODFT计算。验算了Au2的解离能，和上述结果基本一致。
详见 beefly大侠的帖子： ...

nwchem和瓜丝干这事情最烦的都是要折腾旋轨势，就怕换格式给换错了

945129408

beefly 发表于 2020-5-5 00:29
把PRINT low去掉，然后检查占据轨道成分，你会发现Au的电子组态是5d9 6s2。这是激发态

SODFT下alpha电子和beta电子都混合起来，怎么确定5d96s2组态。