SCF(Fermi)

[Vit Nhoc]

Я считаю на DFT кластеры никеля. В одной статье, где тоже считали такие кластеры, есть фрагмент:

To avoid false SCF solutions with Fermi holes (i.e.,
virtual orbitals with energies lower than some of the
occupied ones), a special SCF algorithm was employed
that made use of the fractional occupation numbers
(FON) around the Fermi energy. This was accomplished
by using the keywords SCF=Fermi and IOp(5/22=5). In
the FON approach, the orbital occupations are determined
using the Fermi–Dirac function for a fictitious
electron temperature, so that the sum of the occupation
numbers equals the correct number of electrons for the
system [32]. The electron temperature value is set to
3000 K for the initial SCF cycle, and then lowered to 0 K
in ten SCF steps, so that the occupational numbers become
integers during the final SCF cycles.

Я попробовал провести расчёт с опциями, которые в этом фрагменте описаны: #P SCF(Fermi) IOp(5/22=5). Результат получился полностью таким же, как и без этой опции.
Мне хотелось бы понять, что это за “избегание ям Ферми”
Указал ли я в расчёте эту опцию так, как положено? Я нигде не писал цифру 3000k, может это подразумевается в IOp(5/22=5)?

[madschumacher]

Судя по описанию, идея подхода очень похожа на simulated annealing, т.е. чтобы найти минимальное по энергии состояние, сначала система нагревается до высокой температуры, а потом она постепенно охлаждается и "застывает" в некотором состоянии, и с некоторой вероятностью это состояние с наинизшей энергией.
SCF -- это локальная процедура, в том смысле, что она сходится к ближайшему состоянию, т.е., по-видимому, в том конкретном случае из-за не очень хорошего начального приближения могли возникнуть "нехорошие" решения (с дырками Ферми), и чтобы избавиться от этого и применялся этот алгоритм.
я бы ожидал, что эта "нехорошесть" может зависить от:
1) системы,
2) начального приближения,
3) метода, которым Вы считаете.
Поэтому вполне вероятно, что:
а) у Вас и так всё хорошо, и эти извращения лишние,
б) подобная детерминированная процедура поиска наилучшего решения не исправит Ваших проблем (при условии их существования).

[kbob]

В системах с малым HOMO-LUMO и однорефересном приближении SCF процедура может быть очень неустойчивой и в некоторых случаях вообще не сойтись.
Металлические кластера как раз из таких систем, поэтому авторы упользовали процедуру улучшающую сходимость основанную на FON https://arxiv.org/pdf/1201.4866.pdf
Опция IOp(5/22=5) означает использование DIIS совместно с FON http://gaussian.com/overlay5/#iop_(5/22)
Если у вас и без FON все стабильно сходится, то та опция излишняя.
В nwchem есть подобная опция, называется SMEAR
http://www.nwchem-sw.org/index.php/Rele ... r_Orbitals

[Vit Nhoc]

kbob
И всё-таки, я указал нужную электронную температуру или это другая опция?

[mizuchi]

Может сначала все же провести симулированный отжиг, а уже затем просто посчитать кванты?

[Гесс]

я не скажу за внутреннюю подноготную всех эти smearing и FON, может там идея в чем то и перекликается с отжигом, но это гарантированно дфтшная, сцфная, синглпоинтная фишка. То есть к отжигу кластера для получения "правильной" геометрии все эти smear не относятся.
Подробнее че это такое вот прилагаю 4 страницы мануала орки.

FOD_orca.pdf

[Гесс]

kbob
И всё-таки, я указал нужную электронную температуру или это другая опция?

По умолчанию IOp(5/22=0) то есть FON выключен. Когда вы его включаете IOp(5/22=5), остальные ключи можно посмотреть по ссылке kbob-a http://gaussian.com/overlay5/#iop_%285/22%29 то на него откликается в частности следующий кейворд

IOp(5/70)

Maximum initial temperature for FON (non-PBC), or temperature for broadening (PBC and IOp(5/74)=[1-4]xx).

-2 None.
-1 Start at a high temperature (limited only by DIIS error).
0 Default (3000K = 10 milliHartrees for non-PBC, 600K for PBC).
N N degrees.

PBC - Periodic Boundary Conditions, они вас не касаются. То есть да, когда вы активируете использование FON, дефолтное значение температуры 3000 кельвинов.