TLH(氢化物)旋转轨道耦合

本教程包括以下几个步骤:

  • TLH旋转轨道片段分析
  • 单独计算T1和H.
  • 可视化能量图
  • 旋转棘手的可视化
  • 计算雾化能量

第1步:准备分子

首先使用粘合长度为1.87埃(实验粘合长度),首先创造一种TLH(氢化物)分子(实验键长):

打开Adfinput并绘制TLH分子。
选择TL和H原子
使用滑块设置原子1.87 angstrom之间的距离
../_images/tlhdistance.png

第2步:设置计算选项

接下来我们将设置计算。需要设置以下详细信息:

清除选择(点击空绘图空间)

选择GGA→BP86作为XC功能
选择“旋转轨道”的相对型选项
选择“TZ2P”的基础集
将冷冻核心设置为“无”

主板现在将如下所示:

../_images/tlhoptionsmenu.png.

我们将要执行一个片段分析作为一个技巧,以便获得一个图表,使其非常容易比较标量和旋转轨道相对论结果。

片段计算基于区域,这只是原子的收集。所以我们首先制作一个地区:

选择两个原子
使用面板栏 型号→地区 command
单击“+”按钮以添加新区域
将新区域(区域1)的名称更改为tlh_sr
../_images/tlh-regions.png.

您现在已经定义了包含所有原子的区域,名称tlh_sr。

使用面板栏 多级→碎片 menu command
单击“使用片段”复选框
../_images/tlh-fragments.png

第3步:运行计算

使用 文件→保存 menu command
在“filename”字段中输入名称'tlh_so'
点击“保存”

现在您已保存当前的选项和分子信息。

正如我们设置了片段计算的那样,也保存了片段的.adf和.run文件。让我们研究adfinput中的片段使用哪些选项:

确保“碎片”面板仍然是当前面板
单击TLH_SR片段的“打开”按钮(DOT)

一个新的Adfinput窗口也将显示名称'adfinput:tlh_so.tlh_sr.adf'。这是分子,点和片段的名称的名称。片段应选择“标量”选项选项,因为结果将用作片段时所需的“标量”选项。其他选项与您为主要分子设置的内容相同。

现在关闭此ADFInput窗口:

使用名称'adfinput:tlh_so.tlh_sr.adf'选择adfinput窗口
选择 文件→关闭

我们现在准备好运行计算:

选择具有名称'tlh_so.adf的adfinput窗口。
选择 文件→运行

现在将运行两种计算:首先建立构建片段(使用标量相对论选项),以及下一个版本,包括旋转轨道耦合。您将看到两个日志文件。等到两次计算完成:

等到adftail显示'工作......已经完成'作为最后一行
选择 文件→关闭
重复第二个adftail,从而关闭两个logfiles

第4步:计算结果

tlh能量图

要查看旋转轨道耦合的效果,我们将首先查看能量水平图:

选择具有名称'tlh_so.adf的adfinput窗口。
SCM→水平
选择 查看→标签→显示

按住堆栈名称'tlh_so'的鼠标右键,

单击“缩放同意-9 .. Lumo + 9”。
接下来尝试使用鼠标右键的拖动或使用滚轮缩放。
执行此操作,使得仅显示-0.1和-0.7eV之间的级别。
您可以通过拖动鼠标左键垂直移动级别。
../_images/tlhsolevels.png

您可以看到自旋轨道耦合对于分裂能级很重要。

特别是对于TL核心水平,旋转轨道耦合比配体场分裂更重要。使用11J3 / 2,20J1 / 2杂物(接近5d3 / 2原子T1旋转器)和5J5 / 2,12J3 / 2和21J1 / 2旋转丝器,比较8PI,13sigma,4Delta轨道(接近5D原子TL轨道) (接近5d5 / 2原子TL旋转器)。

如果在其中一个级别上按住鼠标右键,则可以选择旋转器。将显示旋转旋转器。您还可以立即显示所有旋转棘手(在退化级别的情况下)。

标量相对论片段计算的能量图显示了标量相对论的原子贡献。

将adfjobs带到前面
选择tlh_so.tlh_sr作业(标量相对论片段)
使用 SCM→水平 command
选择 查看→标签→显示
按住堆栈名称'tlh_so.tlh_sr'上的鼠标右键,
点击“缩放同意-4 .. Lumo + 4”。
下一个缩放并使用右鼠标拖动和滚轮移动级别。
../_images/tlhsrlevels.png

旋转棘手的可视化

旋转棘的可视化在概念上比轨道可视化更困难。

旋转 \(\ psi \) 是一个双组分复杂波函数,可以用四个真实功能描述 \(\ phi \) :真实的一部分 \(\α\) \(\ phi_ \ alpha ^ r \) ,虚构的一部分 \(\α\) \(\ phi_ \ alpha ^ i \) ,真实的一部分 \(\ beta \) \(\ phi_ \ beta ^ r \) ,虚构的一部分 \(\ beta \) \(\ phi_ \ beta ^ i \):

\ [\ psi = \ binom {\ phi_ \ alpha ^ r + i \ phi_ \ alpha ^ i} {\ phi_ \ beta ^ r + i \ phi_ \ beta ^ i} \]

密度 \(\ rho \) is:

\ [\ rho = \ psi ^ \ dgragr \ psi \]

旋转磁化密度 \(m \) is:

\ [m = \ psi ^ \ dgger \ sigma \ psi \]

在哪里 \(\ sigma \) 是保利旋转矩阵的矢量 \(\ sigma_x \), \(\ sigma_y \) , 和 \(\ sigma_z \)。通过旋转磁化密度和相位因子完全确定旋锭 \(e ^ {i \ theta} \),这两者都是空间坐标的函数。

在ADFView中,可以可视化(平方根)密度和自旋磁化密度,但是相位因子 \(e ^ {i \ theta} \) 总结只有一个加号或减号。

对于本教程,我们有一个小分子,选择细网格以更好的可视化。

选择具有名称'tlh_so.adf的adfinput窗口。
选择 SCM→查看
旋转分子,使得可以看到两个原子。
选择 字段→网格→精细
选择 添加→旋转器:旋转磁化密度

在底部的新控制线中,使用“字段选择下拉”菜单和
选择 轨道(占用).......
选择 J1 / 2:1号22 spinor.
../_images/tlh22j1.png.

该图片中的箭头是旋转磁化密度的方向 m。所有箭头大致相同,这意味着该旋转机器是旋转在箭头的这种方向上的特征。事实上,这22 J1 / 2锭子几乎是纯粹的 \(\α\) 轨道。从密度平方根的空间中的点开始绘制箭头。默认情况下,箭头的颜色是红色或蓝色,指示相位因子的减号或加号 \(e ^ {i \ theta} \) .

(平方根)密度和近似相位载体 \(e ^ {i \ theta} \) 也可以单独查看:

选择 添加→'isosurface:阶段
选择 轨道(占用)......
选择 SCF_J1 / 2:1号18 spinor.
隐藏旋转器(取消选中旋转标签左侧的复选框)
../_images/tlh18j1.png.

该旋转器18J1 / 2几乎是纯5p1 / 2的TL纯。 P1 / 2原子轨道具有球形原子密度,但是在空间中的每个点中的旋转磁化密度不尽。

在“旋转”的控制线中,按下下拉菜单和
选择 轨道(占用)
选择SCF_J1 / 2:1号18旋转器
显示“旋转”(选中旋转线的左侧复选框)
隐藏“具有阶段的Isosurface”(取消选中的左侧复选框为IsoSurface,阶段线)
隐藏原子: 查看→分子→杆
../_images/tlh18j1vec.png.

步骤5:计算包括旋转轨道耦合的雾化能量

雾化能量的计算不是DFT中的一个简单问题。旋转轨道耦合是一种额外的并发症。在本段中,介绍了如何使用非共线近似的旋转偏振计算计算雾化能量。

如果您愿意,您可以跳过本教程的其余部分。

TL原子

为了计算雾化能量,我们需要计算还包括旋转轨道耦合的原子。最简单的方法是从tlh_so.adf文件开始并将其更改为原子文件。

由于TL原子是用于(准确)雾化能量的开放壳原子,因此我们需要进行无限制的计算。最好的理论方法是非相连的方法。请注意,“自旋极化”字段不用于非共线方法。

使用名称'tlh_so.adf选择adfinput窗口
删除H原子(选择它并按BackSpace密钥)
使用面板栏 多级→碎片 command
取消选中“使用片段”选项
使用面板栏 型号→地区 command
删除TLH_SR区域(单击它前面的 - 按钮)
选择“主”面板
检查'不受限制:'框

选择相对性面板(搜索相对论)
从“自旋极化”选项中选择“非可折叠”
选择 文件→另存为
在“filename”字段中输入“tl_so”
点击“保存”
单击“确定”以确认关于分数占用号码的警告
../_images/noncollinearmenu.png.

现在我们希望实际执行TL原子的计算

运行计算: 文件→运行
等到adftail显示'工作......已经完成'作为最后一行
在显示日志文件的窗口(adftail窗口tl_so.logfile):
选择 文件→关闭

H原子

基本上我们可以遵循与TL原子相同的步骤,但在这种情况下,我们将从TL_SO.adf文件开始并更改此。

使用名称'tl_so.adf选择adfinput窗口
选择“主”面板
选择TL原子
使用 原子→改变原子类型→H
选择 文件→另存为...
在'filename'字段中输入名称'h_so'
点击“保存”
选择 文件→运行
等到adftail显示'工作......已经完成'作为最后一行
在显示日志文件的窗口(adftail窗口h_so.logfile):
选择 文件→关闭

TLH雾化能量

包括旋转轨道耦合的雾化能量是几个术语的组合。

选择具有名称'tlh_so.adf的adfinput窗口。
选择 SCM→logfile.
记下在计算结束时打印的键合能量的值
在adftail窗口中。 (应在-1038.62 ev左右)
选择 文件→打开
选择文件'tlh_so.tlh_sr.logfile'
记下在计算结束时打印的键合能量的值
在adftail窗口中。 (应在-3.84ev左右)
选择 文件→打开
选择文件'tl_so.logfile'
记下在计算结束时打印的键合能量的值
在adftail窗口中。 (应在-1039.32 ev左右)
选择 文件→打开
选择文件'h_so.logfile'
记下在计算结束时打印的键合能量的值
在adftail窗口中。 (应在-0.95ev左右)

在这种情况下,包括旋转轨道耦合的雾化能量是在这种情况下印刷的粘合能量加上TLH_SO.TLH_SR.Logfile中印刷的键合能量在TL_SO.LOGFILE中印刷的粘合能量减去粘合能量在h_so.logfile中打印。 (约-1038.62 - 3.84 + 1039.32 + 0.95 = -2.19eV,实验号码接近-2.06eV。)