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《多尺度材料模拟与计算》课程作业相关问题

约 1862 个字 17 行代码 25 张图片 预计阅读时间 6 分钟

注意事项：

MD 1

  • 一维原子链

  • 作业批改问题

Week03

MD 2

  • 角度项推导 + 力演化代码

  • 第 1 题

    • 第 1 题中的第二小问，181° 对应的物理量是 \(\theta\)，不是 \(\theta_0\)
    • \(\theta_0\) 平衡角为 180° 时，对应的体系为二氧化碳 (CO2)
# 参考资料：
Swope W C, Ferguson D M. Alternative expressions for energies and forces due to angle bending and torsional energy[J]. Journal of computational chemistry, 1992, 13(5): 585-594.

  • 第 2 题

  • 作业批改问题

Week05-1

Week05-2

MD 3

  • 计算 Au 的表面能 + 层间距变化，并与文献对比

  • 作业批改问题

Week06

MD 4

  • MD 大作业

  • 作业批改问题

Week07

DFT 1

  • 求解薛定谔方程、推导 K-S 方程、F [n] 含义

  • 作业批改问题

Week09

DFT 2

  • 绘制二维三角晶格的 Wigner-Seitz 原胞和第一布里渊区

  • 作业批改问题

    • 绘制两个图
    • 晶格基矢应给出，其倒易点阵基矢应计算出
    • 晶格基矢与倒易点阵基矢之间的角度和大小比例应区表现出来

Week10

DFT 3

  • DFT 大作业内容：计算 FCC Al 相关性质

    • 收敛性测试
    • 晶格常数和体模量确定，用不同的 ISMEAR
    • 不同表面的表面能
    • 空位形成能
    • MD DFT 实验结果对比

  • 作业批改问题

    • 这是一个实验报告，框架及内容需完整（实验目的、原理、方法、结果与分析及结论）
    • 收敛性测试最终的 k-mesh 和 encut 应给出，这是后续计算的基础
    • 需要采用不同的 ISMSEAR 值，只计算了一种 ISMSEAR 值的情况，计算内容不完整
    • 对于表面和空位模型，需要给出其计算的构型可视化图，不然不知道你算在算什么
    • 计算出来的表面能和空位形成能数据要知道其含义，不可能为负值（负值表示该构型更稳定），，且要与文献中的实验值、DFT、MD 计算值进行对比，明显不对的需要检查并重新计算，直至数值合理，不是仅仅得到一个数值就可以了
    • 没有找文献；建议最后所有的计算数据汇总成一个表格，结果及对比更明晰
    • 可以不用计算能带
    • 实验材料中的相关脚本内容不需要放到报告中

Week12-1

Week12-2

PF 1

  • 作业批改问题

Week14

PF 2

  • 作业批改问题

Week14

PF 3

  • 作业批改问题

Week14

PF 4

  • 作业批改问题

Week14

问题汇总

  • 超算登录

  • 若登录出现 Network error: Connection timed out 或 Connection refused，有可能是之前多次密码输入错误导致临时被封，请过一段时间再尝试登录（也有可能是思源一号处于临时维修状态导致的无法登录，可查看超算相关通知或询问身边的同学是否可以登录）。若仍出现问题，请与助教联系

  • MobaXterm 使用

    • MobaXterm 软件左侧文件目录经常会无法随右侧终端命令实时改变，建议使用 WinSCP 软件或 scp 或 rsync 命令进行文件传输

  • WinSCP

    • WinSCP 直接双击打开图片会出现如下错误，正确打开方式：右键 - Open

winscp

  • VSCode

    • VSCode 可远程连接超算
    • VSCode 的 Python 插件在超算上使用时容易崩溃；建议在本地端编写 Python 脚本以获得最佳体验；或在设置中把 Python 插件中的 LSP 选项由 default 或 Pylance 改成 Jedi，崩溃情况会有所改善（但效果不如 Pylance）

  • atomsk

    • 在超算一号中，直接运行 atomsk 出现以下报错
    • 原因：缺失动态链接库。编译 atomsk 过程中用到了 intel 相关库，在思源一号使用前需 module load
    • 解决方法：执行以下命令
atomsk: error while loading shared libraries: libiomp5.so: cannot open shared object file: No such file or directory

# 解决方法
module load intel/19.0.5

  • OVITO

    • OVITO 查看原子的位置信息：鼠标放到原子边上，窗口左下角会显示该原子的位置信息；构型图的下方有 Particles 选项，可以查看原子类型和原子的位置信息

  • LAMMPS 输出与报错

    • 在超算提交任务，会有 *.err 和 *.out 文件生成。ll *.err 查看文件大小是否为 0；若不为 0，则说明没有运行成功，出现报错；再查看 .err 或 log.lammps 文件里的具体内容来查找报错原因

    • LAMMPS 报错：LAMMPS 命令是一行一行执行的，哪行的命令有问题，它就会停在那，并给出错误信息，还是较容易看懂的；请先自己查看报错信息，并在 LAMMPS 官网上仔细阅读相应命令的手册，并尝试解决；尝试多次后若无法解决，请将报错信息发给助教

  • 表面模型构建与计算

    • LAMMPS 内置命令 lattice 的 orient 参数构建的晶向模型并不正确（可通过将构型文件导入到 OVITO，添加 CNA Modification 进行结构识别，yz 面边缘几个原子层也被识别成其他类型的结构），进而得到的 dump 构型和表面能数值不正确。应借助 atomsk 或 ASE 程序正确构建表面模型，具体可见 2-MolecularDynamics/7-experiments/2-SurfaceEnergy 相关算例

    • 平衡晶格常数是晶体的基本性质之一，不会随要构建不同的表面模型而改变（不要对表面模型再求一次所谓的 “平衡晶格常数”）

    • 一般势函数文件的起始行会告诉其原始文献，文献一般会给出该势函数计算的一些基本性质，如平衡晶格常数，空位形成能、表面能等。可与其进行对比

    • 对于 FCC 晶体结构，(111) 表面的表面能应最小

  • 势函数相关

    • 使用网络上的势函数（如 Interatomic Potentials Repository），请不要修改它的文件名及其后缀！！！其后缀是有特定含义的，LAMMPS in 文件中的 pair_style 和 pair_coeff 参数需进行相应的修改（这两个命令是相互绑定的），请阅读 pair_style command — LAMMPS documentation

    • 可通过以下命令把势函数文件直接下载到当前路径

# 示例
curl -O https://www.ctcms.nist.gov/potentials/Download/2009--Zhakhovskii-V-V-Inogamov-N-A-Petrov-Y-V-et-al--Au/2/Au-2009.eam.alloy

# 势函数命令参数写法
# eam
pair_style   eam
pair_coeff   * * Cu_u6.eam

# eam/alloy
pair_style eam/alloy
pair_coeff * * Au-2009.eam.alloy Au

  • VASP 控温

    • VASP 的控温目前还是针对整个计算体系，所以没办法设置温度梯度；可以 MD，但控温、控压不能够像 LAMMPS 那样可以针对部分原子来设置
    • NpT ensemble - Vaspwiki

  • 能带结构相关

    • 对能带结构的观察，可以通过多种方式。一种是观察各能级对应的能量随第一布里渊区中一些高对称性点之间连线上 k 点的变化，称之为色散关系 dispersion relation；一种是观察不同能级下可能状态数量的分布，即态密度 electron density of states。费米能级之下的能级，称为价带，即价电子填充的能带；费米能级之上的，称为导带，有电子进入导带则可在势场驱动下迁移，即导电

    • 内层电子的能级都是一个个分立的能级，没有带；外层电子的能级交叠在一起，形成带

    • 算例中对氢原子、氢分子的计算，都是非周期性体系，价电子也没有带，只有能级