.gin文件包含運(yùn)行GULP所需的信息：模擬單元的結(jié)構(gòu)和計(jì)算設(shè)置。該文件由包含關(guān)鍵字和相關(guān)值的行組成。

啟動(dòng)計(jì)算或單擊“GULP作業(yè)文件”對(duì)話框上的“保存文件”按鈕時(shí)，Materials Studio會(huì)生成.gin文件。使用界面選擇的作業(yè)選項(xiàng)在生成的.gin文件中顯示為關(guān)鍵字。

在某些情況下，您可能希望手動(dòng)將關(guān)鍵字添加到.gin文件中。在獨(dú)立模式下運(yùn)行GULP主題中介紹了該過(guò)程。

注意：選項(xiàng)格式的描述使用標(biāo)準(zhǔn)表示法，其中可選條目顯示為[value]。當(dāng)一個(gè)值應(yīng)該屬于預(yù)定義的枚舉時(shí)，它顯示為value1/value2/value3。類型3*標(biāo)志的表示法意味著應(yīng)該有三個(gè)標(biāo)志類型的輸入值。

?

輸入行格式

總的來(lái)說(shuō)，只需要使用任何單詞的前四個(gè)字母，除非這無(wú)法指定唯一的單詞，并且輸入不區(qū)分大小寫，因?yàn)樗凶址谧x入時(shí)都會(huì)轉(zhuǎn)換為小寫。

輸入的第一行是唯一的一行，被稱為關(guān)鍵字行。關(guān)鍵詞都應(yīng)該在這行上給出。這些由不需要進(jìn)一步參數(shù)的控制字組成，并且通常指定要由程序執(zhí)行的任務(wù)。例如，典型的關(guān)鍵字行類似于：optimize-conp-properties phonon或縮寫形式：opt-conp-prop-phon

?

單詞告訴GULP進(jìn)行恒壓優(yōu)化，然后計(jì)算優(yōu)化幾何體的晶格性質(zhì)和聲子。關(guān)鍵字行中的單詞順序并不重要。

所有后續(xù)行都可以按任何順序給出，除非該行與前一條輸入有關(guān)。此類行包含“選項(xiàng)”，通常還需要指定進(jìn)一步的信息。此信息通?？梢栽谕恍谢蚝罄m(xù)行中出現(xiàn)。例如，要應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的壓力可以輸入為：pressure 10.0或：pressure 10.0.在許多情況下，如果您不希望使用默認(rèn)值：pressure 1000 kbar，也可以指定單位。任何以“#”開頭的行以及行中“#”后面的任何行都被視為注釋，因此程序會(huì)忽略。

當(dāng)使用多個(gè)結(jié)構(gòu)執(zhí)行運(yùn)行時(shí)，假設(shè)任何與結(jié)構(gòu)相關(guān)的選項(xiàng)都適用于給定的最后一個(gè)結(jié)構(gòu)，或者如果尚未指定結(jié)構(gòu)，則適用于第一個(gè)結(jié)構(gòu)。某些選項(xiàng)應(yīng)指定為特定選項(xiàng)的子部分。例如：可觀測(cè)彈性2 1 1 54.2 3 49.8 hfdlc 1 1 2.9 end如果沒(méi)有歧義，GULP將接受這些選項(xiàng)，即使省略了observables，但是，如果包含部分標(biāo)題，它會(huì)使輸入更具可讀性。GULP只讀取輸入文件中一行的前80個(gè)字符。如果輸入行太長(zhǎng)，無(wú)法滿足此限制，則可以在第二行或更多行上繼續(xù)該行，方法是在行的末尾添加連續(xù)字符“&”。

?

原子名稱

GULP輸入的許多部分都需要指定原子名稱，無(wú)論是在給出坐標(biāo)時(shí)還是在指定勢(shì)能參數(shù)時(shí)。GULP中采用的慣例是，原子應(yīng)該用其元素符號(hào)來(lái)表示，可以選擇后面跟著一個(gè)數(shù)字來(lái)區(qū)分同一元素的不同出現(xiàn)。1到999之間的數(shù)字是有效的，因此，有效原子說(shuō)明符的例子是Si、Si12、O3和H387。像Si4+這樣的東西將不是一個(gè)有效的符號(hào)。使用元素符號(hào)的原因是，一些計(jì)算分別在動(dòng)力學(xué)或分子運(yùn)行中使用元素性質(zhì)，例如質(zhì)量或共價(jià)半徑。

有時(shí)，人們希望用數(shù)字來(lái)標(biāo)記結(jié)構(gòu)中的所有原子，以識(shí)別它們，但要有相同的原子間勢(shì)作用于它們。為了避免為每個(gè)符號(hào)多次輸入勢(shì)能，GULP中有一個(gè)約定，這一點(diǎn)很重要。任何對(duì)原子符號(hào)的引用都適用于該元素的所有出現(xiàn)，而任何對(duì)帶數(shù)字的力場(chǎng)類型的引用都只適用于該特定物種。例如，Buckingham勢(shì)能指定如下：

?

buck

Si core O core 1283.0 0.299 10.66 0.0 12.0

將適用于所有Si原子，無(wú)論它們是被稱為Si還是Si1，依此類推。然而，以下勢(shì)能：

buck

Si1 core O core 1283.0 0.299 10.66 0.0 12.0

?

將僅作用于Si1.重要的是要記住這一點(diǎn)，因?yàn)槿藗冞^(guò)去已經(jīng)標(biāo)記了一個(gè)原子Si和Si1，并為兩者設(shè)置了勢(shì)能，這導(dǎo)致作用在Si1上的勢(shì)能是應(yīng)該存在的勢(shì)能的兩倍。如果勢(shì)能被指定為只作用于硅，那么就會(huì)得到正確的答案，因?yàn)樗鼤?huì)作用于兩個(gè)原子一次。

除了原子標(biāo)簽之外，還有一個(gè)物種類型說(shuō)明符（可選），它應(yīng)該是以下類型之一：

l?CORE表示原子的主要部分，包括其所有質(zhì)量

l?SHEL-表示殼模型中的無(wú)質(zhì)量組件

l?BCOR-核心，但具有虛擬的球型半徑

l?BSHE一個(gè)殼層，但具有虛擬的球型半徑

?

如果沒(méi)有給出，那么CORE是默認(rèn)類型。請(qǐng)注意，BCOR和BSHE類型只需要在結(jié)構(gòu)規(guī)范中使用。此后，在勢(shì)能規(guī)范中，它們可以被視為普通的核心或外殼，程序?qū)⑦x擇勢(shì)能是作用于物種的半徑還是中心。

?

結(jié)構(gòu)物投入

三維固體的結(jié)構(gòu)需要輸入三組主要信息——晶胞、原子的分?jǐn)?shù)坐標(biāo)和類型，最后是空間群對(duì)稱性。按照這些順序，可以輸入單元作為單元參數(shù)：

cell

4.212 4.212 4.212 90.0 90.0 90.0

或作為晶胞載體：

vectors

4.212 0.000 0.000

0.000 4.212 0.000

0.000 0.000 4.212

?

通常情況下，使用單元參數(shù)形式是最簡(jiǎn)單的，建議這樣做。選擇使用單元向量的主要原因是計(jì)算非標(biāo)準(zhǔn)參考框架中的性質(zhì)（假設(shè)彈性常數(shù)等數(shù)量取決于單位單元相對(duì)于笛卡爾框架的方向）。如果單元參數(shù)被輸入，則a單元向量沿著x軸排列，b單元向量在xy平面上排列，c單元向量在一般xyz方向上排列。

當(dāng)GULP在基本單元和中心單元之間轉(zhuǎn)換系統(tǒng)時(shí)，原子的方向保持不變，因此無(wú)論使用何種單元，計(jì)算的任何性質(zhì)都是相同的。建議在可能的情況下將單元參數(shù)用于輸入，因?yàn)檫@可以確保對(duì)稱性可以用于加速優(yōu)化。

原子的內(nèi)部坐標(biāo)可以再次以分?jǐn)?shù)形式或笛卡爾形式給出，盡管前者對(duì)于周期系統(tǒng)來(lái)說(shuō)更自然。輸入的每一行必須至少包含原子標(biāo)簽和坐標(biāo)。例如，在MgO的情況下：

?

fractional

Mg core 0.0 0.0 0.0

O core 0.5 0.5 0.5

?

注意，如果要給出空間群對(duì)稱性，那么只需要指定非對(duì)稱單元的原子。此外，在分?jǐn)?shù)坐標(biāo)是循環(huán)小數(shù)的任何情況下，如1/3，則有必要將該值指定為小數(shù)點(diǎn)后六位，以確保它被正確識(shí)別為特殊位置。如果包括氧氣的外殼模型，則坐標(biāo)將按如下方式輸入：

fractional

Mg core 0.0 0.0 0.0

O core 0.5 0.5 0.5

O shel 0.5 0.5 0.5

?

不需要指定要輸入的原子數(shù)或終止部分，因?yàn)楫?dāng)程序在一行的開頭找到不是元素符號(hào)或特殊字符的東西時(shí)，這是自動(dòng)完成的。

除了坐標(biāo)之外，還有許多可選參數(shù)可以跟隨直線上的z坐標(biāo)。依次是電荷、場(chǎng)地占用率（默認(rèn)為1.0）、呼吸殼模型的離子半徑（默認(rèn)為0.0）和用于識(shí)別幾何變量的3個(gè)標(biāo)志（1=變化，0=固定）。請(qǐng)注意，只有在沒(méi)有關(guān)鍵字指定幾何變量的情況下，才會(huì)讀取標(biāo)志。因此，MgO的全部輸入為：

fractional

Mg core 0.0 0.0 0.0 2.00000 1.0 0.0 0 0 0

O core 0.5 0.5 0.5 0.86902 1.0 0.0 0 0 0

O shel 0.5 0.5 0.5 -2.86902 1.0 0.0 0 0 0

?

在MgO的情況下，所有標(biāo)志都可以設(shè)置為0，因?yàn)橥ㄟ^(guò)對(duì)稱性在晶胞內(nèi)沒(méi)有幾何變量。

為了運(yùn)行MgO的呼吸殼計(jì)算，恒壓運(yùn)行的輸入可能是：

?

fractional

Mg core 0.0 0.0 0.0 2.00000 1.0 0.0

O core 0.5 0.5 0.5 0.86902 1.0 0.0

O bshe 0.5 0.5 0.5 -2.86902 1.0 1.2

?

或者對(duì)于40:60 MgO-CaO材料的能量的平均場(chǎng)計(jì)算：

fractional

Mg core 0.0 0.0 0.0 2.00000 0.4 0.0

Ca core 0.0 0.0 0.0 2.00000 0.6 0.0

O core 0.5 0.5 0.5 0.86902 1.0 0.0

O shel 0.5 0.5 0.5 -2.86902 1.0 0.0

?

空間群對(duì)稱性可以通過(guò)空間組號(hào)來(lái)指定，也可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的赫爾曼-毛更符號(hào)來(lái)指定。對(duì)于MgO，以下任一輸入都是有效的：

?

space

225

or:

space

F M 3 M

?

通常，最好使用符號(hào)而不是數(shù)字，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)可能處于非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置中。SPACEGROUP關(guān)鍵字主題包含每個(gè)空間組的標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)的完整列表，以說(shuō)明應(yīng)如何在輸入中寫入符號(hào)，但可以接受其他非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置。在結(jié)構(gòu)的輸入中，空間選項(xiàng)不是強(qiáng)制性的，如果沒(méi)有，GULP將假設(shè)結(jié)構(gòu)是P1（即沒(méi)有對(duì)稱性）。

與SPACEGROUP相關(guān)的是ORIGIN選項(xiàng)，它允許處理非標(biāo)準(zhǔn)原點(diǎn)。如果要選擇一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)替代原點(diǎn)設(shè)置，則此選項(xiàng)的輸入可以采用單個(gè)整數(shù)（1或2）的形式?；蛘?，如果輸入三個(gè)浮點(diǎn)數(shù)字，則它們被視為分?jǐn)?shù)坐標(biāo)的原點(diǎn)偏移。如果輸入三個(gè)整數(shù)，則將它們除以24以獲得移位。

分子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)輸入就是笛卡爾坐標(biāo)。目前，點(diǎn)群對(duì)稱性的使用不適用于孤立系統(tǒng)，因此對(duì)于分子，沒(méi)有等效的SPACEGROUP命令。在任何情況下，點(diǎn)群對(duì)稱性的加入都不太可能帶來(lái)多大好處，因?yàn)榇蠖鄶?shù)分子計(jì)算都比固態(tài)類似物快得多。

通過(guò)一個(gè)接一個(gè)地放置多個(gè)結(jié)構(gòu)，包括固體化合物和分子化合物的混合物，可以將多個(gè)結(jié)構(gòu)包含在同一文件中。NAME選項(xiàng)用于跟蹤不同的結(jié)構(gòu)。

這必須在結(jié)構(gòu)之前，并允許您為化合物指定一個(gè)單詞名稱，然后將其用作輸出文件中的標(biāo)簽。使用此選項(xiàng)，包含剛玉和石英的文件的結(jié)構(gòu)輸入可能顯示為：

?

name corundum

cell

4.7602 4.7602 12.9933 90.0 90.0 120.0

frac

Al core 0.00000 0.0 0.35216

O core 0.30624 0.0 0.00000

space

167

name quartz

cell

4.91485 4.91485 5.40629 90.0 90.0 120.0

frac

Si core 0.4682 0.0000 0.333333

O core 0.4131 0.2661 0.213100

space

152

?

物種和力場(chǎng)庫(kù)

當(dāng)輸入坐標(biāo)時(shí)，可以選擇輸入不對(duì)稱單元甚至整個(gè)單元中每個(gè)單個(gè)原子的物種電荷。通常情況下，這是不必要的，因?yàn)橄嗤愋偷乃性佣季哂邢嗤碾姾?。在后一種情況下，可以使用“物種”選項(xiàng)指定電荷。

因此，例如，對(duì)于沸石結(jié)構(gòu)，其中可能存在許多不同的Si和O位點(diǎn)，電荷可以分配如下：

?

species

Si core 4.00000

O core 0.86902

O shel -2.86902

?

“物種”命令還可以用于為每個(gè)力場(chǎng)類型指定勢(shì)能的符號(hào)。通常，可以用一組標(biāo)準(zhǔn)勢(shì)能來(lái)模擬一系列材料。與其每次都輸入它們的時(shí)間，不如調(diào)用一個(gè)forcefield庫(kù)。然后，調(diào)用這些勢(shì)所需要的就是將勢(shì)類型分配給力場(chǎng)庫(kù)中的類型。在bush.lib、glass.lib和suttonchen.lib的情況下，不需要做任何事情，因?yàn)榉?hào)只是金屬元素符號(hào)。

對(duì)于沸石材料，有多種力場(chǎng)類型，因此在使用catlow.lib或lewis.lib時(shí)需要賦值。使用前者，輸入將如下所示：

?

species

Si core Si

O core O O2-

O shel O O2-

library catlow.lib

?

鍵

在GULP中，綁定是通過(guò)使用CONNECT關(guān)鍵字來(lái)定義的。對(duì)于大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)GULP力場(chǎng)庫(kù)，沒(méi)有必要指定鍵合，因?yàn)镚ULP將根據(jù)原子間距離自動(dòng)確定原子相互作用。然而，對(duì)于像Dreiding這樣的力場(chǎng)庫(kù)，需要定義鍵合，因?yàn)檫@些力場(chǎng)庫(kù)包含特定的鍵合類型。使用GULP用戶界面時(shí)，將根據(jù)活動(dòng)文檔中的綁定安排自動(dòng)定義這些綁定。本節(jié)的格式如下：

connect bondtype atom1 atom2 imageX imageY imageZ

?

鍵類型包括：

l?單鍵

l?雙鍵

l?三鍵

l?四鍵

l?共振

l?圓環(huán)

l?環(huán)外

l?酰胺

?

?

勢(shì)能輸入

GULP中可用的各種類型的勢(shì)能已在前面列出。本節(jié)包含一些關(guān)于如何輸入勢(shì)能的一般建議。

以Buckingham勢(shì)為例，該勢(shì)作用于鎂核和氧殼之間，參數(shù)a=1280.0 eV，ρ=0.300?，C=4.5 eV?6，作用范圍為0至12?，優(yōu)化運(yùn)行的輸入為：

?

buck

Mg core O shel 1280.0 0.3 4.5 0.0 12.0

?

為了執(zhí)行擬合管路，還需要指定標(biāo)志，以指示哪些參數(shù)是變量（1），哪些不是變量（0）。每個(gè)勢(shì)能參數(shù)都有一個(gè)標(biāo)志，標(biāo)志的順序與參數(shù)的順序相匹配。因此，只有a變化的擬合將被輸入為：

?

buck

Mg core O shel 1280.0 0.3 4.5 0.0 12.0 1 0 0

?

如果標(biāo)志是在輸入的行的末尾輸入的，那也沒(méi)關(guān)系——對(duì)于優(yōu)化運(yùn)行來(lái)說(shuō)，它們會(huì)被忽略。對(duì)于大多數(shù)勢(shì)能類型，一些參數(shù)是可選的，可以省略——通常當(dāng)它們?yōu)榱銜r(shí)。值的省略順序總是有層次的。例如，對(duì)于大多數(shù)兩體勢(shì)能，如果缺少一個(gè)數(shù)字，則假設(shè)這是最小截止半徑，并假設(shè)它為零（通常是這樣）。對(duì)于Buckingham勢(shì)，如果省略第二個(gè)數(shù)字，則假設(shè)這是C項(xiàng)，它通常也是零。如果要省略值，那么在不需要時(shí)從輸入中刪除標(biāo)志是很重要的，因?yàn)檫@可能會(huì)混淆問(wèn)題。如果有疑問(wèn)，請(qǐng)給出所有值。

輸入?yún)?shù)的數(shù)量也可以根據(jù)勢(shì)能類型之后指定的任何選項(xiàng)而變化。例如，如果上面的Buckingham勢(shì)能只需要在鍵合的原子之間起作用，那么輸入將是：

buck bond

Mg core O shel 1280.0 0.3 4.5

不需要?jiǎng)菽艿慕刂梗驗(yàn)檫@些截止是由原子必須鍵合的事實(shí)決定的。類似地，當(dāng)命令lennard-combine用于lennard-Jones勢(shì)時(shí)，輸入線上不會(huì)出現(xiàn)勢(shì)參數(shù)，因?yàn)檫@些參數(shù)是由組合規(guī)則確定的。

可以為每次出現(xiàn)的勢(shì)能類型指定一個(gè)以上的勢(shì)能。因此，以下輸入將完全有效：

buck

Mg core O shel 1280.0 0.3 4.5 0.0 12.0

Ca core O shel 1420.0 0.3 6.3 0.0 10.0

如果一個(gè)勢(shì)能的輸入太長(zhǎng)，無(wú)法放在一行上，則可以在該行末尾使用連續(xù)字符“&”將其繼續(xù)到下一行。

對(duì)于兩體勢(shì)，原子的階數(shù)沒(méi)有歧義，因?yàn)閮烧呤堑葍r(jià)的。對(duì)于某些三體勢(shì)能和所有三體勢(shì)能，了解輸入順序的約定是很重要的。對(duì)于一個(gè)具有唯一樞軸原子的三體勢(shì)，通常測(cè)量角度時(shí)，必須首先給出這個(gè)樞軸原子，然后按任何順序給出兩個(gè)末端原子。

因此，廣泛用于沸石的O-Si-O角彎曲術(shù)語(yǔ)輸入為：

?

three

Si core O shel O shel 2.09 109.5 1.9 1.9 3.6

?

在四體項(xiàng)的情況下，沒(méi)有唯一的樞軸，因此原子是按連接的順序輸入的。一般來(lái)說(shuō)，三體和三體術(shù)語(yǔ)通常最容易使用基于連通性的截?cái)嘧鳛榉肿舆x項(xiàng)的一部分來(lái)處理。