参数化

参数meta-info

这 re is a file named metainfo.yaml in each resources directory (see 资源迪尔 ), 例如 dftb.org/3ob-3-1/metainfo.yaml.,其中包含有关参数集的功能的信息。 文件符合了 yaml. syntax convention. 在旧版本的AMS中,此文件是可选的,其格式略有不同。 Starting with the 2017 release of ADF/AMS, the metainfo.yaml file is required to use a parameter set.

这 following entries metainfo.yaml specify the capabilities of the parameter set:

支持 s: [dftb0, scc-dftb, dftb3, gfn-xtb]
可以使用参数集的逗号分隔的模型Hamiltonians列表。 If the parameter set only supports a single model Hamiltonian, the enclosing [ ] can be dropped. 此条目是强制性的。没有它,DFTB将拒绝使用参数集。
format: txt|txtq
指定参数集的Slater-Koster文件用于哪种格式。 Use txt for normal text files with extension .skf. txtq 用于来自Quasinano参数集的加密Slater-Koster文件。 Encrypted Slater-Koster files have the extension .ske. If the format entry is not there, normal (unencrypted) text files are assumed. 请注意,此条目仅适用于基于Slater-koster的DFTB,而不是由延长的紧密绑定模型Hamiltonians使用。
repulsion: 不 |partial|yes
指定参数集是否具有所有元素对的排斥潜力。 没有排斥电位的参数集(例如Quasinano2013.1)不能用于几何优化,分子动力学或频率计算。 然而,它们仍然可以用于单点计算,例如,用于固体分子或带状结构的UV / Vis吸收光谱。 一些参数集(例如dftb.org/halorg-0-1)最多, 但不是一切 令人厌恶的潜力。 If repulsion is set to partial, DFTB will allow calculations with run-types normally requiring repulsive potentials and will only print a warning about which pairs are missing. 然后,用户有责任确保在计算期间缺少排斥丢失的元素对。 If the repulsion entry is not found, DFTB will assume that there are repulsive potentials for all element pairs.
spin_polarization: 不 |yes
参数集是否支持不受限制的计算。 The default value is .
orbital_dependence: [ 不 ldep, ldep ]
参数集是否支持原子和/或shell解决的SCC周期。 If only one of the two is supported, the enclosing [ ] can be dropped and the default_orbital_dependence entry (see below) does not need to be specified. If the orbital_dependence key is not found, DFTB assumes that the parameter set only supports atomic SCC cycles.
default_orbital_dependence: 不 ldep|ldep
SCC周期的默认模式。
dispersion: [ uff, ulg, d2, d3-bj, d4 ]
参数集支持的逗号分隔列表伦敦色散校正。 If only one method is supported, the enclosing [ ] can be dropped and the default_dispersion entry (see below) does not need to be specified.
default_dispersion: uff|ulg|d2|d3-bj|d4
如果用户启用色散但未明确指定方法,则要使用的默认色散方法。 If the default_dispersion entry is not found and more than one method is supported according to dispersion entry, 默认情况下将使用色散校正。 然后用户必须在输入文件中明确地选择色散方法。

In addition to specifying the parameter set’s capabilities, the metainfo.yaml file should also contain references to the scientific publication describing the parameter set:

url: http://www. SCM. .  com  

reference: |
  M. Wahiduzzaman, A. F. Oliveira, P. Philipsen, L. Zhechkov, E. van Lenthe, H. Witek, T. Heine
  "DFTB Parameters for the Periodic Table: Part 1, Electronic Structure",
  J. Chem.  这 ory Comput., 9, 2013, 4006-4017, DOI: 10.1021/ct4004959

short_reference: J. Chem.  这 ory Comput., 9, 2013, 4006-4017

All these entries are optional and at the moment only the reference entry is read by DFTB (and reproduced verbatim in its output). Note that the pipe symbol | is necessary to start a multiline entry (with preserved line breaks) and that the following lines have to be indented by at least one space.

基于Slater-koster的DFTB

基于Slater-koster的DFTB最流行的参数集是 分发了AMS包. 其他参数集可以很容易地 添加 .

通常,参数文件是针对特定目的而设计的,可能与您的应用程序不同,因此可能不提供所需的精度。 请注意,来自不同参数集的参数文件通常与彼此不兼容,不应混合。

可能需要其他许可证来使用一些分布式参数集。 Please contact us at 执照 @ SCM. . com for details.

可用参数集

dftb.org.

SCM运送的DFTB实现提供了DFTB.org网站上可用的最新参数集。 以下集目前已发货:

  • 3ob-3-1(br,c,ca,cl,f,h,i,k,mg,n,na,o,p,s,zn):用于DFTB3方法的通用设定
  • MiO-1-1(H,C,N,O,S,P):用于生物和具有SCC-DFTB的有机分子
  • PBC-0-3(SI,F,O,N,C,H,FE):用于固体和表面
  • Matsci-0-3(Al,Si,Cu,Na,Ti,Ba):用于材料科学的各种化合物

此外,我们还发出以下特定目的参数集:

  • 3ob-freq:修改了3ob参数,以更好地描述振动频率
  • 3ob-hhmod:修改H-H for 3ob(用于更好的H2描述)
  • 3ob-nhmod:修饰3ob的n-h(改善sp3-n proton亲和力)
  • 3ob-ophyd:修饰o-p用于3ob(提高五价磷物种的描述)
  • Auorg(Au + Mio):用于金子硫醇化合物
  • Borg(B,H):硼系统(固体和分子)
  • Chalc-0-1(as + mio):用于硫属化物眼镜
  • Halorg(F,Cl,Br,I + Mio):对于卤素
  • HYB-0-1(AG,GA,AS,SI + MIO):用于有机和无机混合系统
  • Magsil(mg,si,o,h,mg):用于Chrisotyle Nanotubes
  • miomod-hh:包含用于H2的修改参数
  • miomod-nh:包含修改的参数集FO n-h,以提高N-H绑定能量
  • SIBAND(SI,O,H):用于精确硅和二氧化硅带结构的电子参数
  • TiORG-0-1(TI + MIO):用于TI散装,TiO2散装,TiO2表面和有机分子的TiO2
  • Trans3D-0-1(SC,TI,Fe,Co,Ni + Mio):生物系统的过渡金属元素
  • Znorg-0-1(Zn + Mio):对于Zn散装,ZnO散装,ZnO表面和有机分子的ZnO

我们建议参观 dftb.org. 网站有关每个集合的更多详细信息。 我们致力于在最新版本中运送所有DFTB.ORG参数集。 如果您错过了我们分发中的DFTB.ORG参数集之一,请联系我们 支持 @ SCM. . com . 请注意,我们的DFT行为目前不支持包含F函数的参数集,例如“罕见”集。

Quasinano.

Quasinano2013.1. AMS包中可用的DFTB参数文件设置由Mohammad Wahiduzzaman等。包含定期表的大部分(无F元素)的参数。 注意,QuasinAno2013.1集仅包含交互的电子部分,因此只能计算给定几何体的光谱,但没有总能量,因此也没有力。 例如,这些参数可以用于TD-DFTB计算。

Quasinano2015 参数集扩展了Quasinano2013.1参数集,并包括计算总能量及其渐变所需的术语。

德累斯顿

所谓的德累斯顿AMS包中可用的DFTB参数文件集由J.Frenzel,A.F.Oliveira,N.Jardillier,T. Heine和G. Seifert设计,主要在德国德累斯顿的TechnischeUniversität,见一些 有关这些参数文件生成的其他信息. 这些参数文件保存在$ AMSHOME / ATOMICDATA / DFTB / DRESDON中。

资源目录中的文件

本节包含所有文件及其格式的技术说明,它们一起构成DFTB参数集。 The parameter sets 分发了AMS包 准备好在框中使用,并且不需要对运行DFTB计算的格式的知识。 但是,希望使用自己的DFTB参数的用户与我们的实现,需要以一种理解的方式将它们包装。

AMS包中的DFTB参数集最多包含四个组件: Slater-Koster文件 , 这 metainfo.yaml文件 和任选的一些 附加的.yaml文件包含基本函数的二进制.rkf文件.

Slater-Koster文件

构成DFTB参数集的大多数数据包含在所谓的Slatter-Koster文件中。 These are typically text files with the file extension .skf. For legal reasons, some parameter sets that are shipped with AMS the Slater-Koster files are encrypted though, in which case their file extension is .ske.

每个人都有一个slater-coster文件 对元素 由参数集支持,例如参数集。对于支持四个元素C,H,O,N的集合,总共有16个Slatter-Koster文件。 The Slater-Koster file names contain the symbols of the elements, e.g. C-H.skf, H-O.skfC-C.skf. Note that files for both element orders, e.g. C-H.skfH-C.skf, are needed and differ in general. Slater-koster文件包含Hamiltonian操作员的矩阵元件,并且基于两个原子的基本函数之间的重叠之间的重叠,为不同的距离。 它们还包含两个原子之间的排斥潜力的描述。 Furthermore the one element Slater-Koster files (like H-H.skfC-C.skf) contain some information about the individual atom, e.g. orbital energies of the atomic orbitals. A 详细说明 可以找到Slater-Koster文件格式 dftb.org. .

附加的.yaml文件

Slater-Koster文件格式 比较古老,非常不灵活。 在多年来,DFTB方法的扩展(例如,旋转极化,DFTB3,色散校正)已经开发出需要在Slatter-Koster文件中没有位置的参数。 In the AMS implementation of DFTB, these parameters are stored in additional .yaml files in the resources directory of the parameter set: The additional_parameters.yaml file as well as per element .yaml files, e.g. H.yamlC.yaml.

additional_parameters.yaml file contains anything that applies to the entire parameter set and does not depend on the individual elements. 目前这是:

grimme_d3bj_params: s6 s8 a1 a2
Grimme的D3-BJ色散校正的拟合参数。 This entry is mandatory if the metainfo.yaml file lists D3-BJ as a supported dispersion correction method.
grimme_d4_params: s6 s8 a1 a2
Grimme D4色散校正的拟合参数。 This entry is mandatory if the metainfo.yaml file lists D4 as a supported dispersion correction method.
zeta_Hcorr: zeta
A single number zeta used in the HX-damping usually applied in DFTB3 calculations.

这 per element .yaml files may contain the following entries:

hubbard: U_atom
这 atomic Hubbard parameter used in a normal, atomic SCC cycle is specified in the element’s .yaml file as the hubbard entry. 令人惊讶的是,这种常用的参数在Slatter-Koster文件中没有其位置,它只保持Shell依赖的Hubbard参数。 对于原子SCC周期,常常做法使用S-shell的Hubbard参数作为原子哈贝德参数,即使两个值并不严格相关。 For consistency with other DFTB implementations, AMS DFTB will do the same if the atomic Hubbard parameter is not found in the element’s .yaml file. 但是,它还将通知用户对此可能有问题的行为。
hubbard_derivative: dUdq
原子哈巴德参数关于原子电荷的衍生物。 这是执行DFTB3计算所必需的信息。
magnetic_hubbardmagnetic_hubbard_ldep

磁性哈贝德参数(文献中经常缩写W)。 这些是不受限制的计算和TD-DFTB单态激发器所必需的。 根据参数集是否允许原子和/或shell已解决的SCC循环,磁船字参数作为单个数字和/或小矩阵给出:

magnetic_hubbard: W_atom

magnetic_hubbard_ldep: >
    W_ss  W_sp
    W_ps  W_pp

这 size of the matrix is determined by the number of basis functions on the element. Note that the > is essential to start a multiline entry (in which line breaks are ignored).

基础函数信息.RKF文件

这 QUASINANO parameter sets additionally have per element .rkf files in the resources directory, e.g. H.rkfC.rkf. 可以使用KFBrowser在GUI中打开的这些二进制文件包含有关用于计算Slater-Koster文件中的矩阵元素的基本函数的信息。 虽然不需要该信息来执行DFTB计算本身,但是GUI使用它以便可视化分子轨道或密度等性质。

延长紧密绑定(XTB)

AMS包装附带了GFN1-XTB参数化的扩展紧密捆绑汉密尔顿人。这是在GFN1-XTB上的原始文章中发布的参数化,其针对精确的几何形状,频率和非共价交互进行了优化。

In contrast to 基于Slater-koster的DFTB, the extended tight-binding (xTB) method does not store precalculated matrix elements in Slater-Koster files. Instead there is a parameter file which contains information about the basis functions themselves, which is used to calculate matrix elements at run-time. The entire parameterization of GFN1-xTB is stored in simple text files found in $AMSHOME/atomicdata/DFTB/GFN1-xTB. Expert users can copy this directory, modify the parameterization to their needs, and use the 资源迪尔 要加载其修改后参数化的关键字。

elements.xtbpar
包含大多数元素特定参数,例如, Hubbard参数及其衍生物,以及用于排斥潜力的参数。
basis.xtbpar
Contains the definition of the used basis functions. Note that one can add or remove basis functions for an element by adding or deleting lines in this file, as long as there is at most one set of basis functions per angular momentum for each element. For example one can not have two sets of p-functions with a different main quantum number on an atom. (The only exception here is hydrogen, which has both a 1s2s function. Hydrogen is treated in a special way in the GFN1-xTB implementation in AMS, which allows this. However, one should not change the hydrogen basis by editing the basis.xtbpar file. DFTB will refuse to run if this is done.)
atomic_configurations.xtbpar
包含隔离原子的电子配置。
electronegativity.xtbpar
包含所有元素的PaulIning电气。
globals.xtbpar
包含该方法的全局参数,请参阅GFN1-XTB文章的表2。
metals.xtbpar
此文件定义了哪些元素被视为金属。 (原子能水平的协调诱导的缩放仅用于非金属。)