% 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。
*********************************************************** *********************************************************** SCF history at MD= 1 *********************************************************** *********************************************************** 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。
******************************************************* 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 *********************************************************** *********************************************************** Eigenvalues (Hartree) for SCF KS-eq. *********************************************************** *********************************************************** Chemical Potential (Hartree) = 0.00000000000000 Number of States = 8.00000000000000 HOMO = 4 Eigenvalues Up-spin Down-spin 1 -0.69897506408475 -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。