フォノンをチェックせずに公開されたジオメトリ最適化結果のロジック
最適化の結果が示された多くの論文では、フォノンについて言及されておらず、力の収束基準は0.01 eV / Aであることがわかります。そのような結果を公開できますか？そして、この許容範囲は高すぎませんか？この公差を使用する理由は、結果のジオメトリに対する公差の低下による測定不可能な影響によるものでしょうか？また、フォノンが提示された論文では、より低い公差が使用されていることもわかりました。それはコミュニティの慣習ですか？
回答
フォノン計算は実行に非常に費用がかかる傾向があります。とはいえ、気相分子の場合、分子が鞍点にないことを確認するために周波数計算が実行されることが非常に一般的であり、予想されます。
一般的に、査読を過ぎた場合は何でも公開できます。フォノンの計算は、鞍点にいるのではないかと心配した場合に行うことですが、私の経験では、鞍点にまとめて最適化するのははるかに困難です。このため、他の人も同じように感じ、一般的には行われていないと思います。計算の時間とパワーがあれば、「なぜわざわざするのか」と誰も尋ねることはないと思います。
ただし、エントロピー/ゼロポイントエネルギーについて言及されている場合は、明示的に参照していなくても、実際に周波数計算を行っている可能性が高いことに注意してください。
一般に、フォノン計算を実行せずにシステムのジオメトリを公開することは正当化されません。これは、実行する計算のタイプに応じて、ポテンシャルエネルギー曲面に到達する可能性がある場所です。
- ジオメトリの最適化。ジオメトリの最適化を使用すると、極小値またはポテンシャルエネルギー曲面の鞍点に到達する可能性があります。システムの初期対称性を強制するジオメトリ最適化を実行すると（非常に一般的な戦略）、鞍点に到達する可能性があります。対称性を強制すると、ポテンシャルエネルギー面の次元が減少し、それにより、より低い重要な方向が削除される可能性があるためです。さらにエネルギー。ジオメトリの最適化だけでは、鞍点と最小値を区別する方法がありません。そのため、フォノンが必要です。
- フォノン。フォノンを使用すると、ポテンシャルエネルギー面の停留点についてヘッセ行列を計算します。これは、ジオメトリの最適化によって得られます。ヘッセ行列のすべての固有値が正の場合（固有値の平方根である実数および正のフォノン周波数に対応）、極小値にあることがわかります。ヘッセ行列の固有値が負（虚数フォノン周波数）の場合、鞍点にあります。次に、負の固有値に関連付けられたフォノン固有ベクトルに沿って構造を歪める必要があります。新しいジオメトリの最適化を実行することで、より低エネルギーの構造を見つけることができます。このようにジオメトリの最適化とフォノンを組み合わせると、極小値に到達することが保証されます。
- 構造予測。フォノンを使用すると、ポテンシャルエネルギー曲面の極小値にいることを確認できます。ただし、グローバル最小値にあることを確認する方法はありません。実際、エネルギー面のグローバル最小値を見つける問題に対する一般的な解決策はありません。ただし、構造予測法はそれらを見つけるのにかなり優れていることが示されているため、材料についてどれだけ知られているかによっては、構造検索を実行することをお勧めします。
以上のことをすべて述べましたが、フォノン計算なしでジオメトリの最適化を実行することが正当化されるのはいつですか？（i）材料が実験的に十分に特徴付けられている場合、および（ii）関心のある特性がフォノンに直接関連していない場合（たとえば、光学特性）。そうすれば、ほとんどの人は、実験構造が妥当な推測であると仮定し、フォノンに接続されていない本当に興味のある追加の計算を実行する前に、ジオメトリの最適化を実行するだけでよいと考えるでしょう。
数値公差についての質問の場合、ガイドラインは常に、関心のある量が必要なレベルに収束することである必要があります。フォノンは通常、比較的厳しい数値公差、特に力が変動しないため、SCFサイクル収束のためのより低いエネルギー公差を必要とします。