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テスト計算

インストールが正常に完了したら「work」ディレクトリに移動し、 「Methane.dat」を入力ファイルとして下記のように「openmx」を実行して下さい。
     % 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で実行します。
     % 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搭載マシンの単一コアで実行した場合、5秒程度で終了しますが、 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。 14回のSCF反復でエネルギー固有値の変化が1.0e-10 ハートリー(Hartree)以下に収束していることが分かります。

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                  SCF history at MD= 1                    
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   SCF=   1  NormRD=  1.000000000000  Uele= -3.523169099731
   SCF=   2  NormRD=  0.181517404404  Uele= -3.686855123738
   SCF=   3  NormRD=  0.449067381009  Uele= -4.193062144919
   SCF=   4  NormRD=  0.541215648203  Uele= -4.381387140154
   SCF=   5  NormRD=  0.509921689399  Uele= -4.352426233337
   SCF=   6  NormRD=  0.004026023243  Uele= -3.886371199720
   SCF=   7  NormRD=  0.000838640096  Uele= -3.889312346884
   SCF=   8  NormRD=  0.000420666755  Uele= -3.889396659132
   SCF=   9  NormRD=  0.000241013350  Uele= -3.889362708861
   SCF=  10  NormRD=  0.000573725679  Uele= -3.889427222948
   SCF=  11  NormRD=  0.000000150516  Uele= -3.889316043314
   SCF=  12  NormRD=  0.000000001917  Uele= -3.889316014533
   SCF=  13  NormRD=  0.000000000005  Uele= -3.889316014156
   SCF=  14  NormRD=  0.000000000001  Uele= -3.889316014146
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。
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        Total energy (Hartree) at MD = 1        
*******************************************************

  Uele.         -3.889316014146

  Ukin.          5.533759381370
  UH0.         -14.855519969177
  UH1.           0.041396138425
  Una.          -5.040606545149
  Unl.          -0.134650846490
  Uxc0.         -1.564720263874
  Uxc1.         -1.564720263874
  Ucore.         9.551521413583
  Uhub.          0.000000000000
  Ucs.           0.000000000000
  Uzs.           0.000000000000
  Uzo.           0.000000000000
  Uef.           0.000000000000
  UvdW           0.000000000000
  Uch            0.000000000000
  Utot.         -8.033540955187

  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:   DFT+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

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           Eigenvalues (Hartree) for SCF KS-eq.           
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   Chemical Potential (Hartree) =   0.00000000000000
   Number of States             =   8.00000000000000
   HOMO =  4
   Eigenvalues
                Up-spin            Down-spin
          1  -0.69897506408475  -0.69897506408475
          2  -0.41523055776668  -0.41523055776668
          3  -0.41523055768741  -0.41523055768741
          4  -0.41522182758055  -0.41522182758055
          5   0.21221759603691   0.21221759603691
          6   0.21221759685634   0.21221759685634
          7   0.21230533059490   0.21230533059490
          8   0.24741918440773   0.24741918440773

***********************************************************
***********************************************************
                   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.         4.600

                               Min_ID   Min_Time       Max_ID   Max_Time
   Total Computational Time =     0        4.600          0        4.600
   readfile                 =     0        2.578          0        2.578
   truncation               =     0        0.146          0        0.146
   MD_pac                   =     0        0.000          0        0.000
   OutData                  =     0        0.283          0        0.283
   DFT                      =     0        1.591          0        1.591

*** In DFT ***

   Set_OLP_Kin              =     0        0.052          0        0.052
   Set_Nonlocal             =     0        0.039          0        0.039
   Set_ProExpn_VNA          =     0        0.156          0        0.156
   Set_Hamiltonian          =     0        0.663          0        0.663
   Poisson                  =     0        0.214          0        0.214
   Diagonalization          =     0        0.005          0        0.005
   Mixing_DM                =     0        0.000          0        0.000
   Force                    =     0        0.039          0        0.039
   Total_Energy             =     0        0.256          0        0.256
   Set_Aden_Grid            =     0        0.019          0        0.019
   Set_Orbitals_Grid        =     0        0.015          0        0.015
   Set_Density_Grid         =     0        0.124          0        0.124
   RestartFileDFT           =     0        0.004          0        0.004
   Mulliken_Charge          =     0        0.000          0        0.000
   FFT(2D)_Density          =     0        0.000          0        0.000
   Others                   =     0        0.005          0        0.005

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 [103]やMolekel [104]、XCrySDen [105]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。