想固定异质结构原子加快计算求助

pendft

想着固定异质结构模型中的部分原子，以加快计算速度，使用了material studio软件中---modify---constrain中的固定原子功能；

如图，其中有两个选项，一个是fix cartesain position(固定笛卡尔坐标)，另一个是fix fractional position(固定分数轴坐标)；

尝试了以下几种情况：

1.使用fix cartesain position固定下半部分结构原子，进行几何优化，但是在计算中原子坐标还是会改变，没有固定住；
2.使用fix cartesain position和fix fractional position固定下半部分结构原子（都勾选了），进行几何优化，在计算中固定的原子坐标不会改变，但是计算时间反而增加了；

想求助下各位大神(@sobereva )，在计算中固定部分原子，加快计算的操作应该是怎么样的呢？

含光君

固定原子并不能“加快计算”，不能减少SCF计算量和收敛速度，只是在一步几何优化完毕之后判断原子受力时跳过被固定的原子，从而有可能使受力更快达到收敛。

对于问题1，可能同时开了晶胞参数优化，故只固定笛卡尔坐标使得原子坐标看起来发生变化
对于问题2，这么做在初始结构不合理情况下也会导致电子组态诡异，SCF收敛慢，几何优化中难以找到能量极小点等等，这个要结合实际去看

想要提高计算效率，建议不要一上来就拿一个很高精度算，比如可以考虑先用较低精度（如xTB）预优化，然后仅固定z坐标优化，最后放开所有原子优化

pendft

含光君 发表于 2025-4-9 10:02
固定原子并不能“加快计算”，不能减少SCF计算量和收敛速度，只是在一步几何优化完毕之后判断原子受力时跳 ...

感谢回复，对于第一个问题中可能开启了晶胞优化，如图，应该是没有勾选“cell optimize”选项，但是图中的原子还是比较明显的错乱分布，本来侧视图看过去是一排的；

但是对原子同时勾选“fix cartesain position”和“fix fractional position”，计算过程中原子坐标就不变了，但看了教程，说固定第一个笛卡尔坐标应该就可以，这个是有什么原因吗？

含光君

pendft 发表于 2025-4-9 13:01
感谢回复，对于第一个问题中可能开启了晶胞优化，如图，应该是没有勾选“cell optimize”选项，但是图中 ...

我之前使用时确实没遇到过这种情况，看起来下面两排原子时固定住的但是上面三排动了是嘛？

pendft

含光君 发表于 2025-4-9 15:21
我之前使用时确实没遇到过这种情况，看起来下面两排原子时固定住的但是上面三排动了是嘛？

是的，这个还只是优化了没几步，我看原子坐标改变了，我就关闭计算任务了，笛卡尔坐标和分数坐标同时固定，是可以的，但是收敛比不固定还慢一点，但是只对整体结构的下半部分进行了固定

含光君

pendft 发表于 2025-4-9 15:56
是的，这个还只是优化了没几步，我看原子坐标改变了，我就关闭计算任务了，笛卡尔坐标和分数坐标同时固定 ...

你所有计算里都是只固定了下半部分的原子吗，以及你3楼给的截图里边是只固定了笛卡尔坐标的结果吗？

如果是这么看确实是下半部分没动上半部分动了呀

pendft

含光君 发表于 2025-4-9 17:12
你所有计算里都是只固定了下半部分的原子吗，以及你3楼给的截图里边是只固定了笛卡尔坐标的结果吗？

...

是的，红框是整个异质结构的下半部分（一种材料），可以看到框选了这种材料的全部原子，constraint选项框里只有笛卡尔坐标固定是有勾选的，但是可以看到固定的原子是有移动的，这个选项框把上面一种材料挡住了；

就是2种不同的材料构成了异质界面，然后固定了其中一种材料的全部原子

sobereva

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