% 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、12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= -3.523143659974 SCF= 2 NormRD= 0.567253699744 Uele= -4.405605131921 SCF= 3 NormRD= 0.103433490729 Uele= -3.982266241934 SCF= 4 NormRD= 0.024234990593 Uele= -3.906896836134 SCF= 5 NormRD= 0.011006215697 Uele= -3.893084558820 SCF= 6 NormRD= 0.006494145332 Uele= -3.890357113476 SCF= 7 NormRD= 0.002722267527 Uele= -3.891669816209 SCF= 8 NormRD= 0.000000672350 Uele= -3.889285164733 SCF= 9 NormRD= 0.000000402419 Uele= -3.889285102456 SCF= 10 NormRD= 0.000000346348 Uele= -3.889285101128 SCF= 11 NormRD= 0.000000515395 Uele= -3.889285101063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. -3.889285101063 Ukin. 5.533754016241 UH0. -14.855520072374 UH1. 0.041395625260 Una. -5.040583803800 Unl. -0.134640939010 Uxc0. -1.564720823137 Uxc1. -1.564720823137 Ucore. 9.551521413583 Uhub. 0.000000000000 Ucs. 0.000000000000 Uzs. 0.000000000000 Uzo. 0.000000000000 Uef. 0.000000000000 UvdW 0.000000000000 Utot. -8.033515406373 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 -0.69897190537228 -0.69897190537228 2 -0.41522646150979 -0.41522646150979 3 -0.41522645534084 -0.41522645534084 4 -0.41521772830844 -0.41521772830844 5 0.21218282298348 0.21218282298348 6 0.21218282358344 0.21218282358344 7 0.21227055734372 0.21227055734372 8 0.24742493684297 0.24742493684297 *********************************************************** *********************************************************** Mulliken populations *********************************************************** *********************************************************** Total spin S = 0.000000000000 Up spin Down spin Sum Diff 1 C 2.509755704 2.509755704 5.019511408 0.000000000 2 H 0.372561098 0.372561098 0.745122197 0.000000000 3 H 0.372561019 0.372561019 0.745122038 0.000000000 4 H 0.372561127 0.372561127 0.745122254 0.000000000 5 H 0.372561051 0.372561051 0.745122102 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 0.681752967 0.681752967 1.363505935 0.000000000 sum over m 0.681752967 0.681752967 1.363505935 0.000000000 sum over m+mul 0.681752967 0.681752967 1.363505935 0.000000000 px 0 0.609349992 0.609349992 1.218699985 0.000000000 py 0 0.609302752 0.609302752 1.218605504 0.000000000 pz 0 0.609349993 0.609349993 1.218699985 0.000000000 sum over m 1.828002737 1.828002737 3.656005474 0.000000000 sum over m+mul 1.828002737 1.828002737 3.656005474 0.000000000 2 H Up spin Down spin Sum Diff multiple s 0 0.372561098 0.372561098 0.745122197 0.000000000 sum over m 0.372561098 0.372561098 0.745122197 0.000000000 sum over m+mul 0.372561098 0.372561098 0.745122197 0.000000000 3 H Up spin Down spin Sum Diff multiple s 0 0.372561019 0.372561019 0.745122038 0.000000000 sum over m 0.372561019 0.372561019 0.745122038 0.000000000 sum over m+mul 0.372561019 0.372561019 0.745122038 0.000000000 4 H Up spin Down spin Sum Diff multiple s 0 0.372561127 0.372561127 0.745122254 0.000000000 sum over m 0.372561127 0.372561127 0.745122254 0.000000000 sum over m+mul 0.372561127 0.372561127 0.745122254 0.000000000 5 H Up spin Down spin Sum Diff multiple s 0 0.372561051 0.372561051 0.745122102 0.000000000 sum over m 0.372561051 0.372561051 0.745122102 0.000000000 sum over m+mul 0.372561051 0.372561051 0.745122102 0.000000000 *********************************************************** *********************************************************** Dipole moment (Debye) *********************************************************** *********************************************************** Absolute D 0.00000071 Dx Dy Dz Total 0.00000046 0.00000000 -0.00000054 Core 0.00000000 0.00000000 0.00000000 Electron 0.00000046 0.00000000 -0.00000054 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 0.000000000327 -0.000... 2 H -0.88998 -0.62931 0.00000 -0.064883705001 -0.045... 3 H 0.00000 0.62931 -0.88998 0.000000043463 0.045... 4 H 0.00000 0.62931 0.88998 0.000000045939 0.045... 5 H 0.88998 -0.62931 0.00000 0.064883635459 -0.045... 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. 11.725 Min_ID Min_Time Max_ID Max_Time Total Computational Time = 0 11.725 0 11.725 readfile = 0 8.987 0 8.987 truncation = 0 0.155 0 0.155 MD_pac = 0 0.000 0 0.000 OutData = 0 0.452 0 0.452 DFT = 0 2.130 0 2.130 *** In DFT *** Set_OLP_Kin = 0 0.127 0 0.127 Set_Nonlocal = 0 0.104 0 0.104 Set_ProExpn_VNA = 0 0.132 0 0.132 Set_Hamiltonian = 0 0.741 0 0.741 Poisson = 0 0.351 0 0.351 Diagonalization = 0 0.004 0 0.004 Mixing_DM = 0 0.000 0 0.000 Force = 0 0.200 0 0.200 Total_Energy = 0 0.296 0 0.296 Set_Aden_Grid = 0 0.022 0 0.022 Set_Orbitals_Grid = 0 0.026 0 0.026 Set_Density_Grid = 0 0.120 0 0.120 RestartFileDFT = 0 0.003 0 0.003 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、Molekel [60]やXCrySDen [61]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。後述の節にて可視化の例を示します。