Logic của các kết quả tối ưu hóa hình học đã xuất bản mà không cần kiểm tra phonon
Tôi thấy rằng trong nhiều bài báo trình bày kết quả tối ưu hóa, họ không đề cập đến phonon và tiêu chí hội tụ lực của chúng là 0,01 eV / A. Bạn có thể công bố một kết quả như thế không? Và không phải mức dung sai này quá cao? Lý do sử dụng dung sai này có thể là do tác động không thể đo lường của dung sai thấp hơn đối với hình dạng kết quả? Tôi cũng thấy rằng trong các bài báo trình bày phonon, dung sai thấp hơn đã được sử dụng. Nó là một quy ước trong cộng đồng?
Trả lời
Tính toán phonon có xu hướng rất tốn kém để chạy. Điều đó đang được nói, đối với các phân tử pha khí, rất phổ biến và dự kiến rằng các phép tính tần số được chạy để đảm bảo phân tử không nằm trên một điểm yên ngựa.
Nói chung, bạn có thể xuất bản bất kỳ thứ gì nếu nó đã qua đánh giá ngang hàng. Tính toán phonon là một cái gì đó bạn sẽ làm nếu bạn sợ rằng bạn đang ở trên điểm yên ngựa nhưng theo kinh nghiệm của tôi, khó hơn nhiều để tối ưu hóa điểm yên xe hàng loạt. Vì lý do này, tôi mong đợi những người khác cũng cảm thấy như vậy và nó không được thực hiện phổ biến. Tuy nhiên, nếu bạn có thời gian và sức mạnh tính toán, tôi không nghĩ sẽ có ai hỏi "Tại sao bạn lại phải bận tâm?".
Cần lưu ý rằng mặc dù bất cứ lúc nào đề cập đến năng lượng điểm entropy / zero thì chúng có thể đã thực sự thực hiện một phép tính tần số ngay cả khi chúng không đề cập đến nó một cách rõ ràng.
Nói chung, việc công bố hình học của một hệ thống mà không thực hiện phép tính phonon là không hợp lý. Đây là nơi bạn có thể kết thúc trong bề mặt năng lượng tiềm năng tùy thuộc vào kiểu tính toán bạn thực hiện:
- Tối ưu hóa hình học. Với việc tối ưu hóa hình học, bạn có thể kết thúc ở mức tối thiểu cục bộ hoặc ở điểm yên ngựa của bề mặt năng lượng tiềm năng. Bạn có thể kết thúc ở điểm yên ngựa nếu bạn thực hiện tối ưu hóa hình học thực thi tính đối xứng ban đầu của hệ thống (một chiến lược rất phổ biến), bởi vì thực thi đối xứng làm giảm kích thước của bề mặt năng lượng tiềm năng có thể dẫn đến việc loại bỏ các hướng quan trọng làm giảm năng lượng xa hơn. Chỉ với một tối ưu hóa hình học, không có cách nào để phân biệt giữa điểm yên ngựa hoặc điểm tối thiểu, và đây là lý do tại sao bạn cần phonon.
- Phonon. Với phonon, bạn đang tính toán Hessian về một điểm đứng yên của bề mặt thế năng, mà bạn nhận được thông qua tối ưu hóa hình học. Nếu tất cả các giá trị riêng của Hessian đều dương (tương ứng với tần số phonon thực và dương, là căn bậc hai của các giá trị riêng), thì bạn biết rằng bạn đang ở mức tối thiểu cục bộ. Nếu một giá trị riêng của Hessian là âm (tần số phonon tưởng tượng), thì bạn đang ở một điểm yên ngựa. Sau đó, bạn nên làm sai lệch cấu trúc dọc theo thiết bị định vị phonon được liên kết với giá trị riêng âm và bạn sẽ tìm thấy cấu trúc năng lượng thấp hơn bằng cách thực hiện tối ưu hóa hình học mới. Kết hợp tối ưu hóa hình học và phonon theo cách này có thể đảm bảo rằng bạn đạt được mức tối thiểu cục bộ.
- Dự đoán cấu trúc. Với phonon, bạn có thể đảm bảo rằng bạn đang ở mức tối thiểu cục bộ của bề mặt năng lượng tiềm năng. Tuy nhiên, không có cách nào để đảm bảo rằng bạn đang ở mức tối thiểu toàn cầu . Trên thực tế, không có giải pháp chung nào cho vấn đề xác định vị trí cực tiểu toàn cầu của bề mặt năng lượng. Tuy nhiên, các phương pháp dự đoán cấu trúc tỏ ra khá tốt trong việc tìm kiếm chúng, vì vậy tùy thuộc vào mức độ hiểu biết về vật liệu của bạn, bạn nên thực hiện tìm kiếm cấu trúc.
Đã nói tất cả những điều này, khi nào thì có thể hợp lý để thực hiện tối ưu hóa hình học mà không cần tính toán phonon? Tôi muốn nói rằng: (i) nếu vật liệu được đặc trưng tốt bằng thực nghiệm, và (ii) các đặc tính bạn quan tâm không liên quan trực tiếp đến phonon (ví dụ: tính chất quang học); thì tôi nghĩ rằng hầu hết mọi người sẽ coi là OK nếu cho rằng cấu trúc thử nghiệm là một phỏng đoán hợp lý và chỉ thực hiện tối ưu hóa hình học trước khi chuyển sang thực hiện các tính toán bổ sung mà bạn thực sự quan tâm không liên quan đến phonon.
Đối với các câu hỏi của bạn về dung sai số, nguyên tắc phải luôn là đại lượng mà bạn quan tâm được hội tụ đến mức yêu cầu. Phonon làm thường đòi hỏi dung sai số tương đối nghiêm ngặt, đặc biệt là khả năng chịu đựng năng lượng thấp hơn cho SCF chu kỳ tụ vì lực lượng không biến phân.