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データベースVer. 2019により提供される最適化基底関数

最適化PAO関数はデータベースVer. 2019として、OpenMXのwebサイト(http://www.openmx-square.org/)で一般公開されています。 公開されている基底関数は軌道最適化法により生成され [41]、また一連のベンチマーク計算により十分にテストされていることから、 一般ユーザーの最初の選択肢として、このデータベースの使用を推奨します。 データベースVer. 2019内のほとんどの元素に対して、化学環境のトレーニングセットとして3種の系が選択され、 選択された系に対して軌道最適化法によりPAO関数が変分原理に基づき最適化されています [41]。 これらの最適化基底関数のセットは部分空間回転とグラム・シュミット直交化法の組み合わせ手法を用いて統合されており、 一つのPAOファイルに保存されています。 最適化PAO関数はいくつかの異なる化学環境セットに対して最適化されているため、最適PAO関数の可搬性は高いと考えられます。 実際、データベースのウェブサイト上にある一連のベンチマーク計算では、対応する全電子計算の結果とよく一致しています。 これらベンチマーク計算を参考に、各元素に対しての適切な基底関数の選択(カットオフ半径と基底関数の数)が可能でしょう。 ベンチマーク計算に使われた入力ファイルもウェブサイトから入手することができますので、それらはOpenMXの計算に慣れるために 有用だと思われます。

データベースVer. 2019の精度はデルタ因子により検証されています [40]。 71元素の平均デルタ因子は1.774 meV/atom、標準偏差は1.702 meV/atomとなっており、 これはデータベースVer. 2019の高い精度を示しています。 従って一般のユーザーはこれらの最適化された基底関数を使用することが推奨されます。 デルタ因子の計算に関しては、「"格子定数 vs.エネルギー"」の章も参照して下さい。

利用者の利便性のため、表12に 基底関数の適切な選択方法が提供されています。 この表には各擬ポテンシャルについて、三つの選択肢 QuickStandardPreciseが用意されています。 Quickは高速な計算ですが妥当な精度の計算が可能です。 Standardはほとんどの利用者に適切な選択肢となり、精度と効率がバランスします。 Preciseはほとんどの場合で収束する結果に到達します。 この表は基底関数の選択の指標を与えますが、当然ながら、基底関数は目的に応じて適切に選択されるべきです。

Table 1: EからKrまでのPAO基底関数の推奨される選択肢

VPS Valence electrons Quick Standard Precise
E 0.0 Kr10.0-s1p1 Kr10.0-s2p1d1 Kr10.0-s2p2d1f1
H_PBE19 1.0 H5.0-s2 H6.0-s2p1 H7.0-s2p2d1
He_PBE19 2.0 He8.0-s1p1 He8.0-s2p1 He10.0-s2p2d1
Li_PBE19 3.0 Li8.0-s3p1 Li8.0-s3p2 Li8.0-s3p2d1
Be_PBE19 2.0 Be7.0-s2p1 Be7.0-s2p2 Be7.0-s3p2d1
B_PBE19 3.0 B7.0-s2p2 B7.0-s2p2d1 B7.0-s3p2d2
C_PBE19 4.0 C6.0-s2p2 C6.0-s2p2d1 C6.0-s3p2d2
N_PBE19 5.0 N6.0-s2p2 N6.0-s2p2d1 N6.0-s3p2d2
O_PBE19 6.0 O6.0-s2p2 O6.0-s2p2d1 O6.0-s3p2d2
F_PBE19 7.0 F6.0-s2p2 F6.0-s2p2d1 F6.0-s3p3d2f1
Ne_PBE19 8.0 Ne9.0-s2p2 Ne9.0-s2p2d1 Ne9.0-s3p2d2
Na_PBE19 9.0 Na9.0-s3p2 Na9.0-s3p2d1 Na9.0-s3p2d2
Mg_PBE19 8.0 Mg9.0-s2p2 Mg9.0-s3p2d1 Mg9.0-s3p2d2
Al_PBE19 3.0 Al7.0-s2p1d1 Al7.0-s2p2d1 Al7.0-s3p2d2
Si_PBE19 4.0 Si7.0-s2p1d1 Si7.0-s2p2d1 Si7.0-s3p3d2
P_PBE19 5.0 P7.0-s2p2d1 P7.0-s2p2d1f1 P7.0-s3p2d2f1
S_PBE19 6.0 S7.0-s2p2d1 S7.0-s2p2d1f1 S7.0-s3p2d2f1
Cl_PBE19 7.0 Cl7.0-s2p2d1 Cl7.0-s2p2d1f1 Cl7.0-s3p2d2f1
Ar_PBE19 8.0 Ar9.0-s2p2d1 Ar9.0-s2p2d1f1 Ar9.0-s3p2d2f1
K_PBE19 9.0 K10.0-s3p2 K10.0-s3p2d1 K10.0-s3p2d2
Ca_PBE19 10.0 Ca9.0-s3p2 Ca9.0-s3p2d1 Ca9.0-s3p2d2
Sc_PBE19 11.0 Sc9.0-s2p2d1 Sc9.0-s3p2d1 Sc9.0-s3p2d2
Ti_PBE19 12.0 Ti7.0-s2p2d1 Ti7.0-s3p2d1 Ti7.0-s3p2d2f1
V_PBE19 13.0 V6.0-s2p2d1 V6.0-s3p2d1 V6.0-s3p2d2f1
Cr_PBE19 14.0 Cr6.0-s2p2d1 Cr6.0-s3p2d1 Cr6.0-s3p2d2f1
Mn_PBE19 15.0 Mn6.0-s2p2d1 Mn6.0-s3p2d1 Mn6.0-s3p2d2f1
Fe_PBE19H 16.0 Fe5.5H-s2p2d1 Fe5.5H-s3p2d1 Fe5.5H-s3p2d2f1
Fe_PBE19S 14.0 Fe6.0S-s2p2d1 Fe6.0S-s3p2d1 Fe6.0S-s3p2d2f1
Co_PBE19H 17.0 Co6.0H-s2p2d1 Co6.0H-s3p2d1 Co6.0H-s3p2d2f1
Co_PBE19S 15.0 Co6.0S-s2p2d1 Co6.0S-s3p2d1 Co6.0S-s3p2d2f1
Ni_PBE19H 18.0 Ni6.0H-s2p2d1 Ni6.0H-s3p2d1 Ni6.0H-s3p2d2f1
Ni_PBE19S 16.0 Ni6.0S-s2p2d1 Ni6.0S-s3p2d1 Ni6.0S-s3p2d2f1
Cu_PBE19H 19.0 Cu6.0H-s2p2d1 Cu6.0H-s3p2d1 Cu6.0H-s3p2d2f1
Cu_PBE19S 11.0 Cu6.0S-s2p1d1 Cu6.0S-s3p2d1 Cu6.0S-s3p2d2f1
Zn_PBE19H 20.0 Zn6.0H-s2p2d1 Zn6.0H-s3p2d1 Zn6.0H-s3p2d2f1
Zn_PBE19S 12.0 Zn6.0S-s2p1d1 Zn6.0S-s3p2d1 Zn6.0S-s3p2d2f1
Ga_PBE19 13.0 Ga7.0-s2p2d1 Ga7.0-s3p2d2 Ga7.0-s3p2d2f1
Ge_PBE19 4.0 Ge7.0-s2p1d1 Ge7.0-s3p2d2 Ge7.0-s3p2d2f1
As_PBE19 15.0 As7.0-s3p2d1 As7.0-s3p2d2 As7.0-s3p2d2f1
Se_PBE19 6.0 Se7.0-s3p2d1 Se7.0-s3p2d2 Se7.0-s3p2d2f1
Br_PBE19 7.0 Br7.0-s3p2d1 Br7.0-s3p2d2 Br7.0-s3p2d2f1
Kr_PBE19 8.0 Kr10.0-s2p2d1 Kr10.0-s3p2d2 Kr10.0-s3p2d2f1


Table 2: RbからBiまでのPAO基底関数の推奨される選択肢

VPS Valence electrons Quick Standard Precise
Rb_PBE19 9.0 Rb11.0-s2p2d1 Rb11.0-s3p2d2 Rb11.0-s3p2d2f1
Sr_PBE19 10.0 Sr10.0-s2p2d1 Sr10.0-s3p2d2 Sr10.0-s3p3d2f1
Y_PBE19 11.0 Y10.0-s3p2d1 Y10.0-s3p2d2 Y10.0-s3p3d2f1
Zr_PBE19 12.0 Zr7.0-s3p2d1 Zr7.0-s3p2d2 Zr7.0-s3p2d2f1
Nb_PBE19 13.0 Nb7.0-s3p2d1 Nb7.0-s3p2d2 Nb7.0-s3p2d2f1
Mo_PBE19 14.0 Mo7.0-s3p2d1 Mo7.0-s3p2d2 Mo7.0-s3p2d2f1
Tc_PBE19 15.0 Tc7.0-s3p2d1 Tc7.0-s3p2d2 Tc7.0-s3p2d2f1
Ru_PBE19 14.0 Ru7.0-s3p2d1 Ru7.0-s3p2d2 Ru7.0-s3p2d2f1
Rh_PBE19 15.0 Rh7.0-s3p2d1 Rh7.0-s3p2d2 Rh7.0-s3p2d2f1
Pd_PBE19 16.0 Pd7.0-s3p2d1 Pd7.0-s3p2d2 Pd7.0-s3p2d2f1
Ag_PBE19 17.0 Ag7.0-s3p2d1 Ag7.0-s3p2d2 Ag7.0-s3p2d2f1
Cd_PBE19 12.0 Cd7.0-s3p2d1 Cd7.0-s3p2d2 Cd7.0-s3p2d2f1
In_PBE19 13.0 In7.0-s3p2d1 In7.0-s3p2d2 In7.0-s3p2d2f1
Sn_PBE19 14.0 Sn7.0-s3p2d1 Sn7.0-s3p2d2 Sn7.0-s3p2d2f1
Sb_PBE19 15.0 Sb7.0-s3p2d1 Sb7.0-s3p2d2 Sb7.0-s3p2d2f1
Te_PBE19 16.0 Te7.0-s3p2d2 Te7.0-s3p2d2f1 Te7.0-s3p3d2f1
I_PBE19 7.0 I7.0-s3p2d2 I7.0-s3p2d2f1 I7.0-s3p3d2f1
Xe_PBE19 8.0 Xe11.0-s3p2d1 Xe11.0-s3p2d2 Xe11.0-s3p2d2f1
Cs_PBE19 9.0 Cs12.0-s3p2d1 Cs12.0-s3p2d2 Cs12.0-s3p2d2f1
Ba_PBE19 10.0 Ba10.0-s3p2d1 Ba10.0-s3p2d2 Ba10.0-s3p2d2f1
La_PBE19 11.0 La8.0-s3p2d1f1 La8.0-s3p2d2f1 La8.0-s3p3d2f1
Ce_PBE19 12.0 Ce8.0-s3p2d1f1 Ce8.0-s3p2d2f1 Ce8.0-s3p3d2f1
Pr_PBE19 13.0 Pr8.0-s3p2d1f1 Pr8.0-s3p2d2f1 Pr8.0-s3p3d2f1
Nd_PBE19 14.0 Nd8.0-s3p2d1f1 Nd8.0-s3p2d2f1 Nd8.0-s3p3d2f1
Pm_PBE19 15.0 Pm8.0-s3p2d1f1 Pm8.0-s3p2d2f1 Pm8.0-s3p3d2f1
Sm_PBE19 16.0 Sm8.0-s3p2d1f1 Sm8.0-s3p2d2f1 Sm8.0-s3p3d2f1
Dy_PBE19 20.0 Dy8.0-s3p2d1f1 Dy8.0-s3p2d2f1 Dy8.0-s3p3d2f1
Ho_PBE19 21.0 Ho8.0-s3p2d1f1 Ho8.0-s3p2d2f1 Ho8.0-s3p3d2f1
Lu_PBE19 11.0 Lu8.0-s3p2d2 Lu8.0-s3p2d2f1 Lu8.0-s3p3d2f1
Hf_PBE19 12.0 Hf9.0-s3p2d2 Hf9.0-s3p2d2f1 Hf9.0-s3p3d2f1
Ta_PBE19 13.0 Ta7.0-s3p2d2 Ta7.0-s3p2d2f1 Ta7.0-s3p3d2f1
W_PBE19 12.0 W7.0-s3p2d2 W7.0-s3p2d2f1 W7.0-s3p3d2f1
Re_PBE19 15.0 Re7.0-s3p2d2 Re7.0-s3p2d2f1 Re7.0-s3p3d2f1
Os_PBE19 14.0 Os7.0-s3p2d2 Os7.0-s3p2d2f1 Os7.0-s3p3d2f1
Ir_PBE19 15.0 Ir7.0-s3p2d2 Ir7.0-s3p2d2f1 Ir7.0-s3p3d2f1
Pt_PBE19 16.0 Pt7.0-s3p2d2 Pt7.0-s3p2d2f1 Pt7.0-s3p3d2f1
Au_PBE19 17.0 Au7.0-s3p2d2 Au7.0-s3p2d2f1 Au7.0-s3p3d2f1
Hg_PBE19 18.0 Hg8.0-s3p2d2 Hg8.0-s3p2d2f1 Hg8.0-s3p3d2f1
Tl_PBE19 19.0 Tl8.0-s3p2d2 Tl8.0-s3p2d2f1 Tl8.0-s3p3d2f1
Pb_PBE19 14.0 Pb8.0-s3p2d2 Pb8.0-s3p2d2f1 Pb8.0-s3p3d2f1
Bi_PBE19 15.0 Bi8.0-s3p2d2 Bi8.0-s3p2d2f1 Bi8.0-s3p3d2f1