CP2K计算Gd-Ru-O体系SCF收敛难的问题

Hedonism

各位老师好，我目前采用2024.1版本CP2K计算Gd16Ru48O128的(100)/(110)/(111)表面上的OER反应，计算级别为PBE+DZVP-MOLOPT-SR-GTH，采用Multiwfn得到CP2K输入文件，从Materials Project（MP）查到的结果是RuO2是无磁性，Gd-Ru-O为铁磁性或亚铁磁性。计算过程的SCF难以收敛，根据讲义推荐进行了一些尝试：
在使用对角化的条件下，尝试过调小Alpha、增大NBROYDEN、开启Smearing（MP中查 阅到的Gd-Ru-O体系均为无带隙或带隙很小~0.15eV）并提高电子温度、设置MAGNETIZATION（Gd设为7、Ru设为2）并改变自旋多重度（当前体系设为了209）、使用PULAY_MIXING、LEVEL_SHIFT设为0.3、DFT+U，但上述方法均无法让SCF收敛。
改用OT后，调大了MAX_SCF到50，并结合MINIMIZER CG和ALGORITHM IRAC后SCF可以收敛，但OT条件下无法使用k点和Smearing。

想请问各位老师：
①该体系应为无带隙或带隙很小，需要开启Smearing，当前体系应该进一步考虑哪些方法使得SCF能在对角化条件下收敛？
②当前体系的磁性未知，参考MP中的Gd-Ru-O体系，Gd的磁矩大约为7μB，Ru的磁矩大约在1-2μB，但方向无法得知，请问如何判断这种未知体系的磁性？
③对于这种未知的带磁性体系，自旋多重度该如何确定？目前的想法是拿小一点的模型（Gd4Ru12O32），用OT，Gd和Ru的MAGNETIZATION分别设为7和2，Gd的磁矩方向设置为正，12个Ru分别尝试6正6负（亚铁磁）、12正（铁磁）、12负（亚铁磁），根据能量最低原则选择，请问是否可行？

丁越

1. 参考http://bbs.keinsci.com/thread-37196-1-1.html

2. 这种情况下只能通过对比设置磁矩（不同磁矩大小）以及不设置磁矩情况下体系能量哪个低就将其作为基态，但是前提是你得把SCF弄收敛了。

3. 对于你开了smearing情况下，体系的电子是按照自旋轨道能量由低到高占据的，不会区分alpha或者beta轨道，这里自旋多重度的设置因此不会对电子占据造成影响，你设置一个最低的自旋多重度即可。
我建议要是多次尝试仍不收敛的话直接换程序，CP2K在算一些过渡金属氧化物体系就是存在难收敛的问题，况且你的还是挺复杂的氧化物。

Hedonism

丁越 发表于 2025-9-29 16:20
1. 参考http://bbs.keinsci.com/thread-37196-1-1.html

2. 这种情况下只能通过对比设置磁矩（不同磁矩大 ...

感谢老师的回复，我继续按您回复的1和2尝试一下

我进一步准备用VASP先计算得到一个磁矩，后用&BS手动定义组态试一试。

Hedonism

后记：

该体系用CP2K在对角化条件下应该是收敛不了了。

不自定义组态时，50步的SCF初猜过程中Gd只能收敛到E-2级别。

用&BS手动指定了组态后，20步以内即可到E-6级别，且SCF计算的第一步能量非常接近OT计算得到的能量，但在第二步开始就震荡了，本人无法解决，目前已改用VASP

yxdd98

Hedonism 发表于 2025-10-2 20:35
后记：

该体系用CP2K在对角化条件下应该是收敛不了了。

使用vasp的话能收敛了吗？

Hedonism

yxdd98 发表于 2025-10-2 22:19
使用vasp的话能收敛了吗？

可以收敛