テスト計算

インストールが正常に終了したら、「work」ディレクトリに移動し、「Methane.dat」ファイルを入力ファイルとして下記のようにして「openmx」を実行して下さい。
     % mpirun -np 1 openmx Methane.dat > met.std &
   
OpenMP/MPIハイブリッドバージョンをお使いの場合は下記のコマンドを使います。
     % mpirun -np 1 openmx Methane.dat -nt 1 > met.std &
   
計算で用いた「Methane.dat」は、メタン分子のSCF計算を実行するための入力ファイルです。構造最適化は行いません。 この計算は2.6 GHz Xeon搭載マシンを使った場合、9秒程度で終了する筈ですが、実際の実行時間はコンピュータ環境に依存します。 計算が正常に終了すると、次の11個のファイルと1個のディレクトリが「work」ディレクトリ内に作成されます。
      met.std               SCF計算の標準出力    
      met.out               入力ファイルと標準出力    
      met.xyz               最終的な幾何構造
      met.ene               各MDステップにおける計算値
      met.md                各MDステップにおける幾何構造 
      met.md2               最終MDステップにおける幾何構造 
      met.cif               Material Stuido用の初期構造のcifファイル 
      met.tden.cube         Gaussian cube形式の全電子密度
      met.v0.cube           Gaussian cube形式のKohn-Shamポテンシャル
      met.vhart.cube        Gaussian cube形式のHartreeポテンシャル
      met.dden.cube         原子密度から計算した差電子密度 
      met_rst/              再スタートファイルを保存するディレクトリ
標準出力へ出力されるデータは「met.std」ファイルに格納されます。 これはSCF計算時の計算過程を知るために役立ちます。 「met.out」ファイルには、全エネルギー、力、Kohn-Sham固有値、Mulliken電荷、SCF計算の収束履歴、 および計算時間などの結果が記載されています。 参考のために「met.out」ファイルの一部を下記に抜粋します。 11回のSCF反復でエネルギー固有値が1.0e-10 ハートリー(Hartree)内に収束していることが分かります。

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                  SCF history at MD= 1                    
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   SCF=   1  NormRD=  1.000000000000  Uele= -3.523169099737
   SCF=   2  NormRD=  0.405885255370  Uele= -3.821653634211
   SCF=   3  NormRD=  0.353978312886  Uele= -4.025870411638
   SCF=   4  NormRD=  0.274975654611  Uele= -4.136402321036
   SCF=   5  NormRD=  0.049594489014  Uele= -3.933807675400
   SCF=   6  NormRD=  0.011397089683  Uele= -3.897749974768
   SCF=   7  NormRD=  0.001393372045  Uele= -3.889481762569
   SCF=   8  NormRD=  0.000009816453  Uele= -3.889316103737
   SCF=   9  NormRD=  0.000000420019  Uele= -3.889316051627
   SCF=  10  NormRD=  0.000000000625  Uele= -3.889316014196
   SCF=  11  NormRD=  0.000000000010  Uele= -3.889316014154
また全エネルギー、化学ポテンシャル、Kohn-Sham固有値、Mulliken電荷、双極子モーメント、力、規格化座標、 計算時間などが「met.out」ファイルに以下のように出力されます。
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        Total energy (Hartree) at MD = 1        
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  Uele.         -3.889316014154

  Ukin.          5.533759381319
  UH0.         -14.855519969177
  UH1.           0.041396138421
  Una.          -5.040606545160
  Unl.          -0.134650846424
  Uxc0.         -1.564720263875
  Uxc1.         -1.564720263875
  Ucore.         9.551521413583
  Uhub.          0.000000000000
  Ucs.           0.000000000000
  Uzs.           0.000000000000
  Uzo.           0.000000000000
  Uef.           0.000000000000
  UvdW           0.000000000000
  Utot.         -8.033540955189

  Note:

  Utot = Ukin+UH0+UH1+Una+Unl+Uxc0+Uxc1+Ucore+Uhub+Ucs+Uzs+Uzo+Uef+UvdW

  Uene:   band energy
  Ukin:   kinetic energy
  UH0:    electric part of screened Coulomb energy
  UH1:    difference electron-electron Coulomb energy
  Una:    neutral atom potential energy
  Unl:    non-local potential energy
  Uxc0:   exchange-correlation energy for alpha spin
  Uxc1:   exchange-correlation energy for beta spin
  Ucore:  core-core Coulomb energy
  Uhub:   LDA+U energy
  Ucs:    constraint energy for spin orientation
  Uzs:    Zeeman term for spin magnetic moment
  Uzo:    Zeeman term for orbital magnetic moment
  Uef:    electric energy by electric field
  UvdW:   semi-empirical vdW energy

  (see also PRB 72, 045121(2005) for the energy contributions)


  Chemical potential (Hartree)       0.000000000000

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           Eigenvalues (Hartree) for SCF KS-eq.           
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   Chemical Potential (Hartree) =   0.00000000000000
   Number of States             =   8.00000000000000
   HOMO =  4
   Eigenvalues
                Up-spin            Down-spin
          1  -0.69897506409889  -0.69897506409889
          2  -0.41523055770550  -0.41523055770550
          3  -0.41523055766184  -0.41523055766184
          4  -0.41522182761058  -0.41522182761058
          5   0.21221759601554   0.21221759601554
          6   0.21221759681275   0.21221759681275
          7   0.21230533061106   0.21230533061106
          8   0.24741918445314   0.24741918445314

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***********************************************************
                   Mulliken populations                    
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  Total spin S =  0.000000000000

                    Up spin      Down spin     Sum           Diff
      1    C      2.509748760  2.509748760   5.019497520   0.000000000
      2    H      0.372562810  0.372562810   0.745125620   0.000000000
      3    H      0.372562810  0.372562810   0.745125620   0.000000000
      4    H      0.372562810  0.372562810   0.745125620   0.000000000
      5    H      0.372562810  0.372562810   0.745125620   0.000000000

 Sum of MulP: up   =     4.00000 down          =     4.00000
              total=     8.00000 ideal(neutral)=     8.00000

  Decomposed Mulliken populations

    1    C          Up spin      Down spin     Sum           Diff
            multiple
   s           0    0.681737894  0.681737894   1.363475787   0.000000000
   sum over m      0.681737894  0.681737894   1.363475787   0.000000000
   sum over m+mul  0.681737894  0.681737894   1.363475787   0.000000000
  px          0    0.609352701  0.609352701   1.218705403   0.000000000
  py          0    0.609305463  0.609305463   1.218610926   0.000000000
  pz          0    0.609352702  0.609352702   1.218705404   0.000000000
   sum over m      1.828010866  1.828010866   3.656021733   0.000000000
   sum over m+mul  1.828010866  1.828010866   3.656021733   0.000000000


    2    H          Up spin      Down spin     Sum           Diff
            multiple
  s           0    0.372562810  0.372562810   0.745125620   0.000000000
   sum over m      0.372562810  0.372562810   0.745125620   0.000000000
   sum over m+mul  0.372562810  0.372562810   0.745125620   0.000000000


    3    H          Up spin      Down spin     Sum           Diff
            multiple
  s           0    0.372562810  0.372562810   0.745125620   0.000000000
   sum over m      0.372562810  0.372562810   0.745125620   0.000000000
   sum over m+mul  0.372562810  0.372562810   0.745125620   0.000000000

    4    H          Up spin      Down spin     Sum           Diff
            multiple
  s           0    0.372562810  0.372562810   0.745125620   0.000000000
   sum over m      0.372562810  0.372562810   0.745125620   0.000000000
   sum over m+mul  0.372562810  0.372562810   0.745125620   0.000000000

    5    H          Up spin      Down spin     Sum           Diff
            multiple
  s           0    0.372562810  0.372562810   0.745125620   0.000000000
   sum over m      0.372562810  0.372562810   0.745125620   0.000000000
   sum over m+mul  0.372562810  0.372562810   0.745125620   0.000000000


***********************************************************
***********************************************************
                    Dipole moment (Debye)                  
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***********************************************************

 Absolute D        0.00000000

                      Dx                Dy                Dz
 Total              0.00000000        0.00000000       -0.00000000
 Core               0.00000000        0.00000000        0.00000000
 Electron           0.00000000        0.00000000       -0.00000000
 Back ground       -0.00000000       -0.00000000       -0.00000000

***********************************************************
***********************************************************
       xyz-coordinates (Ang) and forces (Hartree/Bohr)  
***********************************************************
***********************************************************

<coordinates.forces
  5
    1     C     0.00000   0.00000   0.00000   0.000000000000  0.00...
    2     H    -0.88998  -0.62931   0.00000  -0.064890985127 -0.04...
    3     H     0.00000   0.62931  -0.88998   0.000000000002  0.04...
    4     H     0.00000   0.62931   0.88998   0.000000000002  0.04...
    5     H     0.88998  -0.62931   0.00000   0.064890985122 -0.04...
coordinates.forces>

***********************************************************
***********************************************************
       Fractional coordinates of the final structure       
***********************************************************
***********************************************************

     1      C     0.00000000000000   0.00000000000000   0.00000000000000
     2      H     0.91100190000000   0.93706880000000   0.00000000000000
     3      H     0.00000000000000   0.06293120000000   0.91100190000000
     4      H     0.00000000000000   0.06293120000000   0.08899810000000
     5      H     0.08899810000000   0.93706880000000   0.00000000000000

***********************************************************
***********************************************************
               Computational Time (second)                 
***********************************************************
***********************************************************

   Elapsed.Time.         9.082

                               Min_ID   Min_Time       Max_ID   Max_Time
   Total Computational Time =     0        9.082          0        9.082
   readfile                 =     0        6.240          0        6.240
   truncation               =     0        0.000          0        0.000
   MD_pac                   =     0        0.000          0        0.000
   OutData                  =     0        0.571          0        0.571
   DFT                      =     0        2.089          0        2.089

*** In DFT ***

   Set_OLP_Kin              =     0        0.083          0        0.083
   Set_Nonlocal             =     0        0.082          0        0.082
   Set_ProExpn_VNA          =     0        0.147          0        0.147
   Set_Hamiltonian          =     0        0.689          0        0.689
   Poisson                  =     0        0.264          0        0.264
   Diagonalization          =     0        0.007          0        0.007
   Mixing_DM                =     0        0.000          0        0.000
   Force                    =     0        0.205          0        0.205
   Total_Energy             =     0        0.438          0        0.438
   Set_Aden_Grid            =     0        0.025          0        0.025
   Set_Orbitals_Grid        =     0        0.026          0        0.026
   Set_Density_Grid         =     0        0.118          0        0.118
   RestartFileDFT           =     0        0.002          0        0.002
   Mulliken_Charge          =     0        0.000          0        0.000
   FFT(2D)_Density          =     0        0.000          0        0.000
   Others                   =     0        0.003          0        0.003

出力ファイル「met.tden.cube」、「met.v0.cube」、「met.vhart.cube」、および「met.dden.cube」には、 それぞれ全電子密度、Kohn-Shamポテンシャル、Hartreeポテンシャル、 および構成孤立原子の電子密度の重ね合わせを基準とした差電子密度がGaussian cube形式で書き出されています。 Gaussian cube形式は広く使われているグリッド形式であるため、VESTA [64]やMolekel [65]、XCrySDen [66]などの 無料の分子モデリングソフトウェアを用いて可視化することができます。後述の章にて可視化の例を示します。


2017-03-07