Por que precisamos construir uma supercélula para usar o DFPT em Phonopy com interface com VASP?

Dec 02 2020

A seguinte passagem sobre os méritos da teoria de perturbação funcional da densidade (DFPT) é extraída deste artigo seminal: Fônons e propriedades de cristal relacionadas a partir da teoria da perturbação funcional da densidade

Uma das maiores vantagens do DFPT - em comparação com outros métodos não perturbativos para calcular as propriedades vibracionais de sólidos cristalinos (como o fônon congelado ou métodos de análise espectral de dinâmica molecular) - é que dentro do DFPT as respostas às perturbações de diferentes comprimentos de onda são desacoplado. Este recurso permite calcular as frequências de fônons em vetores de onda arbitrários$\vec{q}$ evitando o uso de supercélulas e com uma carga de trabalho essencialmente independente do comprimento de onda do fônon.

Phonopy é um pacote de código aberto para cálculos de fônons em níveis harmônicos e quase harmônicos. Em particular, a fonopia tem interface com o VASP. O link a seguir é o tutorial sobre como calcular a estrutura da banda de fônons do NaCl com VASP + DFPT.

  • https://phonopy.github.io/phonopy/vasp-dfpt.html#vasp-dfpt-interface

No entanto, a segunda etapa deste tutorial para usar o VASP é a construção de uma supercélula. Por quê?

Respostas

7 ProfM Dec 04 2020 at 01:24

Disclaimer: Eu nunca usei Phonopy.

A vantagem de usar DFPT é que, em princípio, ele pode ser usado para calcular uma perturbação do vetor de onda finita $\mathbf{q}$usando a célula primitiva. Isso deve ser contrastado com diferenças finitas, que só podem ser usadas para calcular perturbações no$\Gamma$apontar. Se você deseja acessar um$\Gamma$ vetor de onda usando diferenças finitas, então você precisa mapear esse vetor de onda para o $\Gamma$ ponto através da construção de uma supercélula comensurável.

Acho que o problema com a implementação DFPT do VASP é que ele só pode calcular fonons em $\Gamma$. Isso significa que a implementação DFPT de VASP não é diferente de uma implementação de diferenças finitas, no sentido de que você também precisa construir supercélulas para mapear o vetor de onda em que está interessado no$\Gamma$apontar. Por sua vez, isso significa que não há vantagem em fazer os cálculos com o DFPT, você também pode usar diferenças finitas neste caso.