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[算法与编程] 请问有那些XC库支持ROKS?

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大家好。

我想实现ROKS,但不想自己写XC相关的代码。现有的XC库,对电子密度好像只有R和U的区分,没有RO的。请问那些库支持RO呢?或者,有没有办法使用R和U的XC势拼凑出来RO的呢?

谢谢

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发表于 Post on 2025-9-29 01:46:58 | 只看该作者 Only view this author
R、U、RO这是自己写的SCF代码层面的,libXC是更底层的算交换-相关能密度及其导数的部分,因此不区分这个
北京科音自然科学研究中心http://www.keinsci.com)致力于计算化学的发展和传播,长期开办极高质量的各种计算化学类培训:初级量子化学培训班中级量子化学培训班高级量子化学培训班量子化学波函数分析与Multiwfn程序培训班分子动力学与GROMACS培训班CP2K第一性原理计算培训班,内容介绍以及往届资料购买请点击相应链接查看。这些培训是计算化学从零快速入门以及进一步全面系统性提升研究水平的高速路!培训各种常见问题见《北京科音办的培训班FAQ》
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Multiwfn主页:http://sobereva.com/multiwfn(十分强大、极为流行的量子化学波函数分析程序)
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发表于 Post on 2025-9-29 07:28:40 | 只看该作者 Only view this author
RO计算都是用泛函库里U的代码。U和RO的区别完全体现在SCF代码层面,泛函库方面没有区别。

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Zikuan Wang
山东大学光学高等研究中心 研究员
BDF(https://bdf-manual.readthedocs.io/zh_CN/latest/Introduction.html)、ORCA(https://orcaforum.kofo.mpg.de/index.php)开发团队成员
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ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4540-8734
主页:http://www.qitcs.qd.sdu.edu.cn/info/1133/1776.htm
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本团队长期招收研究生,有意者可私信联系

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发表于 Post on 2025-9-29 08:37:15 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 zjxitcc 于 2025-9-29 09:11 编辑

泛函库与R/RO/U无关。PySCF已经拥有目前世上几乎最强的ROHF/ROKS功能,不需要自己写,否则写完之后会跟很多用户一样,三天两头询问ROKS不收敛怎么办、试了一堆关键词都没用,然后还是选择用MOKIT的小程序从PySCF/ORCA/Gaussian传轨道给目标程序(例如GAMESS, ORCA, OpenQP, Q-Chem)。
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-9-29 11:51:04 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 Freeman 于 2025-9-29 11:56 编辑
sobereva 发表于 2025-9-29 01:46
R、U、RO这是自己写的SCF代码层面的,libXC是更底层的算交换-相关能密度及其导数的部分,因此不区分这个

就我所知,libxc是区分u和r的。当然了,r相当于u的语法糖。理论上,只用u也能实现r。不过我就是不太懂ro怎么实现。

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-9-29 11:55:47 | 只看该作者 Only view this author
zjxitcc 发表于 2025-9-29 08:37
泛函库与R/RO/U无关。PySCF已经拥有目前世上几乎最强的ROHF/ROKS功能,不需要自己写,否则写完之后会跟很多 ...

请问PySCF用到了哪些RO收敛的技巧?我输入RO和pyscf两个关键词,没搜出来什么方法论文章。

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发表于 Post on 2025-9-29 12:48:01 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 zjxitcc 于 2025-9-29 12:49 编辑
Freeman 发表于 2025-9-29 11:55
请问PySCF用到了哪些RO收敛的技巧?我输入RO和pyscf两个关键词,没搜出来什么方法论文章。

默认DIIS(很一般);支持ROHF/ROKS的二阶轨道优化算法(很强),可通过mf.newton使用。这两个单独使用并没什么太大用处,需要二者联合,外加python脚本的灵活性,可以实现类似Gaussian的scf(xqc,maxcycle=N)的特点(注意是xqc,不是qc),可以看我在这个issue里的回答示例https://github.com/Open-Quantum-Platform/openqp/issues/40
但Gaussian/ORCA的RO方法暂时不支持这种功能。

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发表于 Post on 2025-9-29 13:52:24 | 只看该作者 Only view this author
Freeman 发表于 2025-9-29 11:51
就我所知,libxc是区分u和r的。当然了,r相当于u的语法糖。理论上,只用u也能实现r。不过我就是不太懂ro ...

你当前语境说的R和U是另一码事,是交换-相关泛函是否是自旋极化形式,而非SCF用的形式,用R和U来形容有极大的歧义。下文说过相关信息
DFT交换相关泛函库的使用方法
http://sobereva.com/211


用RO的情况必然不是闭壳层,libxc的交换-相关泛函自然要用考虑自旋极化的形式
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-11-4 17:21:00 | 只看该作者 Only view this author
我发现了个问题。如果限定高自旋态,那么密度的两个成分(成对电子密度和单电子密度)确实可以和alpha总密度和beta总密度建立一一对应的关系。但是,如果考虑低自旋的话,密度就有三个成分了(成对电子密度、alpha单电子密度、beta单电子密度),这样就不能和alpha总密度和beta总密度一一对应了。虽然通过三个成分可以算出两个自旋的总密度,但是从libxc给出的\partial e / partial rho_alpha和\partial e / partial rho_beta变不到\partial e / partial rho_pair、\partial e / partial rho_single_alpha、\partial e / partial rho_single_beta,计算就无从进行了。就我所知,确实没有哪个程序实现了低自旋ROKS,估计就是因为这个。

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-11-4 17:39:48 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 Freeman 于 2025-11-4 17:41 编辑
Freeman 发表于 2025-11-4 17:21
我发现了个问题。如果限定高自旋态,那么密度的两个成分(成对电子密度和单电子密度)确实可以和alpha总密 ...

我一时糊涂了。其实用多元函数的链式法则就能计算了。哈哈

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发表于 Post on 2025-11-4 18:58:48 | 只看该作者 Only view this author
Freeman 发表于 2025-11-4 17:21
我发现了个问题。如果限定高自旋态,那么密度的两个成分(成对电子密度和单电子密度)确实可以和alpha总密 ...

低自旋ROKS对泛函本身的设计也有很高要求,这种情况现在更主流的做法可能是多参考DFT方法,比如MCPDFT(ORCA最近支持了)
Zikuan Wang
山东大学光学高等研究中心 研究员
BDF(https://bdf-manual.readthedocs.io/zh_CN/latest/Introduction.html)、ORCA(https://orcaforum.kofo.mpg.de/index.php)开发团队成员
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ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4540-8734
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-11-4 19:27:02 | 只看该作者 Only view this author
wzkchem5 发表于 2025-11-4 18:58
低自旋ROKS对泛函本身的设计也有很高要求,这种情况现在更主流的做法可能是多参考DFT方法,比如MCPDFT(O ...

谢谢提醒

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