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% 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。
***********************************************************
***********************************************************
SCF history at MD= 1
***********************************************************
***********************************************************
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。
*******************************************************
Total energy (Hartree) at MD = 1
*******************************************************
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
***********************************************************
***********************************************************
Eigenvalues (Hartree) for SCF KS-eq.
***********************************************************
***********************************************************
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
***********************************************************
***********************************************************
Mulliken populations
***********************************************************
***********************************************************
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)
***********************************************************
***********************************************************
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。