結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程是獲得合理結(jié)構(gòu)的過程，第一性原理計(jì)算中若使用不合理的結(jié)構(gòu)進(jìn)行后續(xù)的計(jì)算，體系能量、電子結(jié)構(gòu)、磁性計(jì)算等結(jié)果將會(huì)出現(xiàn)較大的誤差。

為什么要進(jìn)行約束優(yōu)化

文獻(xiàn)中的參數(shù)設(shè)置

Q：為什么不同的文獻(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化參數(shù)設(shè)置不同呢？

A：結(jié)構(gòu)優(yōu)化中合理的結(jié)構(gòu)即在某些約束條件下獲得能量最低的結(jié)構(gòu)。不同的結(jié)構(gòu)特性（摻雜、維度、吸附等）及優(yōu)化目的將采取不同的約束限制：

① 微量摻雜結(jié)構(gòu)：少量的摻雜原子進(jìn)入結(jié)構(gòu)中，對(duì)晶胞參數(shù)大小和形狀的影響較小，但是由于量化計(jì)算對(duì)模型原子數(shù)目的限制，通常用更高濃度的摻雜代表微量摻雜。此時(shí)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化通常要限制晶胞參數(shù)的改變，只優(yōu)化原子位置。

② 復(fù)雜的結(jié)構(gòu)可以分步優(yōu)化，即初始只優(yōu)化離子，然后優(yōu)化晶胞，最后優(yōu)化離子和晶胞。

③?表面吸附結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)通常固定底層的原子，只優(yōu)化吸附原子以及上層表面的原子。

④?二維結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)保證z方向的晶格長(zhǎng)度不變 。

⑤?為了維持實(shí)驗(yàn)得到的晶胞參數(shù)而限制晶胞參數(shù)的改變。

MatCloud+能夠?qū)崿F(xiàn)的約束方式

① 控制約束何種自由度（離子位置、晶胞體積和晶胞形狀）

② 固定基矢（X、Y、Z軸）

③ 固定某一個(gè)原子（種類及坐標(biāo)）

④ 固定某一類原子（元素種類）

⑤ 固定某一范圍內(nèi)的原子（距離z軸小于設(shè)定值的所有原子）

⑥ 固定一定層內(nèi)的原子（距離底層一定層數(shù)內(nèi)的所有原子或部分原子）

MatCloud+如何實(shí)現(xiàn)約束優(yōu)化

①?控制約束何種自由度（離子位置、晶胞體積和晶胞形狀）

離子步弛豫控制（ISIF）決定了結(jié)構(gòu)優(yōu)化中允許改變的自由度（離子位置，晶胞體積和晶胞形狀），MatCloud+可通過開關(guān)的形式進(jìn)行設(shè)置：

【Geometry Opticzation】—【Settings】—【Ionic relaxtion】—【ISIF】

注意：此參數(shù)設(shè)置僅支持部分組合（上表中），一些違反常識(shí)的組合將會(huì)出錯(cuò)。

②?固定基矢（X、Y、Z軸）

固定基矢設(shè)置可以控制結(jié)構(gòu)在某個(gè)晶胞方向不優(yōu)化，MatCloud+通過開關(guān)的形式進(jìn)行此參數(shù)設(shè)置：

【Geometry Opticzation】—【Settings】—【Ionic relaxtion】—【Fix Axis】

注意：此設(shè)置僅支持α=β=γ=90°的結(jié)構(gòu)。

③?固定某一個(gè)原子（種類及坐標(biāo)）

輸入原子的坐標(biāo)及種類，可控制它在x，y，z軸是否優(yōu)化，MatCloud+可通過開關(guān)的形式進(jìn)行此參數(shù)設(shè)置：

【Geometry Opticzation】—【Settings】—【Selective dynamics】

④?固定某一類原子（元素種類）

選擇結(jié)構(gòu)中的一種元素，可控制它們?cè)趚，y，z軸是否優(yōu)化。

⑤?固定某一范圍內(nèi)的原子（距離z軸小于設(shè)定值的所有原子）

輸入z軸方向自下而上的距離（分?jǐn)?shù)坐標(biāo)），可控制距離z軸小于設(shè)定值的所有原子在x，y，z軸是否優(yōu)化。

⑥?固定一定層內(nèi)的原子（距離底層一定層數(shù)內(nèi)的所有原子或部分原子）

輸入固定的層數(shù)，可控制距離底層一定層數(shù)的所有原子或部分原子在x，y，z軸是否優(yōu)化。

如果您對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化中不可不知的約束條件還有其它疑問，歡迎在評(píng)論區(qū)留言或私信我們。