杜伦大学(University of Durham)的castep教程 CASTEP_Timetable
castep过渡态计算

castep过渡态计算
CASTEP是一个用于计算材料的第一性原理密度泛函理论的软件包。
它可以对材料的结构、能带、光学性质等进行计算和分析。
要进行过渡态计算,你可以按照以下步骤进行操作:
1. 准备初始和最终状态的几何结构:首先,你需要准备两个状态的初始几何结构,分别代表起始状态和最终状态。
这些结构可以是从实验数据、文献中获取的,或者通过其他软件进行预测得到的。
确保这些结构已经进行了几何优化,并且能够代表所研究的材料。
2. 运行CASTEP进行能量最小化计算:使用CASTEP对起始状态和最终状态的几何结构进行能量最小化计算。
这将通过优化原子位置来找到使体系能量最低的结构。
在计算过程中,可以选择不同的交换-相关泛函和赝势,以及设置收敛准则和计算参数。
3. 计算过渡态:在得到了起始和最终状态的能量最低结构之后,你可以使用插值方法计算过渡态。
这可以通过在两个状态之间插入中间结构,并依次进行能量最小化计算来实现。
在插值过程中,可以使用线性插值、NEB(nudged elastic band)方法等。
4. 分析结果:完成过渡态计算后,你可以分析过渡态的能垒、反应路径等性质。
这将有助于理解反应机理和动力学过程。
需要注意的是,过渡态计算可能涉及一些复杂的计算和模拟技术,需要一定的理论基础和计算经验。
此外,不同的材料系统和反应类型可能需要使用不同的方法和策略来进行过渡态计算。
因此,在具体操作之前,建议你深入了解相关理论和方法,并参考CASTEP软件包的
文档和教程。
castep计算吸收光谱

castep计算吸收光谱
CASTEP(Cambridge Sequential Total Energy Package)是一种基于第一性原理的材料模拟软件,广泛用于计算材料的电子、结构和光学性质。
下面是使用CASTEP计算吸收光谱的一般步骤:
1.结构优化:首先,使用密度泛函理论(DFT)方法对待计
算材料的晶体结构进行几何结构优化。
此步骤对于获取准确的原子坐标和晶体结构参数至关重要。
2.能带计算:在结构优化完成后,使用CASTEP进行能带计
算,计算材料的电子能带结构。
这将提供有关材料的能量带隙、能带形状和能级分布等信息。
3.光学性质计算:接下来,使用CASTEP计算材料的吸收光
谱。
可以通过在计算输入文件中添加适当的参数来实现此目的。
•范围:定义用于计算吸收光谱的能量范围。
可以选择合适的范围,以包含所需的吸收过程。
•k点网格:使用CASTEP的k点网格参数,对能带计算和吸收光谱计算进行采样。
k点密度的选择将直接影响计算结果的准确性和计算效率。
•打开合金近似(OAA):对于包含过渡金属等元素的化合物,可以考虑打开合金近似来获得更准确的光学性质计算结果。
4.解析计算结果:在CASTEP计算完成后,将得到能带结构
和吸收光谱的计算结果。
可以使用可视化工具或自行编写脚本来进行计算结果的分析和解释。
需要注意的是,CASTEP计算吸收光谱需要对材料的结构和光学参数进行适当的设置,并进行计算参数的收敛测试。
同时,由于光学性质计算的计算量较大,可能需要运行在高性能计算机集群或并行计算环境中。
castep计算大分子

castep计算大分子CASTEP是一种基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算软件,广泛用于材料科学领域。
对于大分子的计算,CASTEP也可以提供有效的解决方案。
下面我将从多个角度回答你关于CASTEP计算大分子的问题。
1. 大分子模型的建立:在CASTEP中,大分子模型的建立通常需要从分子结构文件开始。
你可以使用分子编辑器(如Avogadro、VMD等)或者化学绘图软件(如ChemDraw、Gaussian等)来创建或导入分子结构文件。
然后,你可以使用CASTEP的输入文件格式(.cell或.castep)来描述分子的几何结构、晶胞参数等。
2. 计算参数的选择:对于大分子的计算,一些关键的计算参数需要特别关注。
首先是选择合适的泛函和基组,常用的泛函包括LDA、GGA等,而基组可以选择从小到大的一系列基组进行测试。
此外,还需要设置合适的计算精度,如收敛准则、k点网格密度等。
这些参数的选择需要根据具体的研究目的和计算资源进行权衡。
3. 计算的并行性:对于大分子的计算,由于计算量较大,通常需要利用并行计算的能力来加速计算过程。
CASTEP支持多种并行计算方式,如共享内存并行(OpenMP)、分布式内存并行(MPI)等,可以根据计算资源的情况选择合适的并行方式进行计算。
4. 计算结果的分析:CASTEP计算完成后,你可以通过分析计算结果来获得关于大分子的各种物理和化学性质的信息。
例如,你可以获得分子的几何构型、电子结构、能带结构、密度分布等信息。
此外,你还可以计算和分析分子的振动谱、光谱性质等。
5. 计算结果的验证:对于大分子的计算,验证计算结果的正确性是非常重要的。
你可以通过与实验结果的比较来验证计算的准确性。
例如,可以比较计算得到的分子结构与实验测量的结构的差异,或者计算得到的能带结构与实验测量的光电子能谱的对比等。
总之,CASTEP是一个强大的计算工具,可以用于大分子的计算。
在进行大分子计算时,需要合理选择计算参数、充分利用并行计算能力,并对计算结果进行准确性验证。
first principles methods using castep

first principles methods
using castep
First principles methods using CASTEP (Cambridge Sequential Total Energy Package) 是一种计算机程序,用于计算材料的电子结构和物理性质。
这些计算基于量子力学原理,不依赖于实验参数,因此被称为“第一原理”方法。
CASTEP是剑桥大学开发的一种流行的从头算材料模拟软件,它使用密度泛函理论(DFT)来描述电子的交换和相关作用,以预测材料的电子结构、光学、力学和热力学性质。
在CASTEP中,材料的电子结构是通过求解薛定谔方程得到的,这描述了电子在给定原子核和电场作用下的行为。
通过这种方式,可以获得材料的电子态、能带结构、光学性质等详细信息。
CASTEP还提供了丰富的物理性质计算功能,包括弹性常数、热导率、电导率、介电常数等。
这些性质的计算可以帮助研究人员深入理解材料的物理行为,并为新材料的开发和现有材料的改进提供指导。
【Materials_Studio】Castep说明

你的 CASTEP run 一跑完,你就可以使用 CASTEP 模組的分析工具來抽取及檢視 由 CASTEP 所產生的原始輸出資料。這原始輸出結果藉由大量的數據來描述你 模型的性質。
動態使用介面
雖然機制羯大部份是明顯的,Cerius2 透過由使用者介面建立的好幾個 CASTEP 輸出輸入的資料檔來與 CASTEP 產生聯繫。你所要執行的 job 上設定的選項會被 用來產生一個檔案,此檔案會被傳送到 CASTEP 做為輸入。
膺勢
電子-離子間的交互作用可以用膺勢的觀念來描述。對於每種元素而言,CASTEP 提供了一套的的位勢:
位勢 延伸檔名
ultrasoft .usp
norm-conserving potential 使用 Lin et al.最佳化方法來產生 .recpot
norm-conserving potential 使用 Troullier-Martins 最佳化方法來產生 .pspnc
在 CASTEP 裡預設的設定是 GGA,它在很多狀況下被知道是比較好的方法。梯 度修正的方法在研究表面的過程、小分子的性質、氫鍵晶體以及有內部空間的晶 體(費時)是比較精確的。眾所皆知,LDA 會低估分子的鍵長(or 鍵能)以及 晶體的晶格參數,而 GGA 通常會補救這缺點。然而,有許多證據顯示 GGA 會 在離子晶體過度修正 LDA 結果;當 LDA 與實驗符合得非常好的時候,GGA 會 高估晶格長度。因此要推薦一個對所有系統都是最好的特定方法是很困難的。
CASTEPPPt详细教程 3

把Task从Energy改为Geometry Optimization,按下More...按钮,在 CASTEP Geometry Optimization对 话框中选中Optimize Cell选项。按 下Run键。出现一个关于转换为原胞 的信息框,按下yes。 工作递交后,开始运行。现在我 们应该进行下一步操作,构造 CO 分 子。当工作结束后,再返回此处, 显示晶格参数。工作完成后,我们 应保存项目。 选择File | Save Project,然后再从菜单栏选择Window | Close All。 在Project Explorer中打开位于Pd CASTEP GeomOpt文件夹中的 Pd.xsd。显示的即为Pd优化后的结构。 在3D Model document中单击右键,选中Lattice Parameters。其 晶格参数大约为3.91 Å,而其实验植为3.89 Å。
Z的坐标值应为1.386 Å,此既为原子层间的距离。 注意:一个fcc(110)体系,do 可通过下列公式得到: . 在释放表面之前,如果仅仅是只需要释放表面,我们必需要束缚 住Pd原子。 按住SHIFT键选中所有的Pd原子,不包括最高层的Pd原子。从菜 单栏中选中Modify | Constraints,勾选上Fix fractional position。关 则刚才所选中的原子已经被束缚,我们可以通过改变显示 闭对话框。 的颜色来看到它们。 在3D模型文档中单击以取消所选中的原子。右键 单击选择Display Style,在Atoms标签的Coloring部 分,把Color by选项改为Constraint。3D模型文档 显示如右: 把Color by选项再改为Element,关闭对话框。 从菜单栏中选择File | Save As...,把它导引到Pd(110) 文件夹中,按下Save按钮。对(1x1) CO on Pd(110)文 件夹也重复此操作,但是这一次把文档的名字改为 (1x1) CO on Pd(110)。再选择File | Save Project,然 后再选择Window | Close All。
castep 参数

CASTEP参数设置1、castep在做几何优化时,结构收敛判据,也就是Energy, max force, max stress, max displacement, 这4个判据,给你分了差中好超好4个级别,这4个级别对应的判据数值是非常合理的。
如果你的体系是一个比较小而且对称性超高的原胞,那么几何判据用Ultrafine级别;如果是复合体系,或体系较大,用fine级别。
如果体系超大,用中等级别。
当然,所有情况下,你都可以先用中等级别做优化,然后再提升到好的级别。
在写论文时,最终结果至少要用到好的级别,但你论文中不能直接说我用了fine level,你要把每个判据,按照castep的fine 设定写出来。
评析:先用中等级别优化,再用fine级别优化,特殊情况采用ultrafine。
cutoff给多少eV,这个你要看看文献一般都用多少,优化的时候少用,有个经验就是,你把catoff那里点开,然后回头点优化质量,差等,中等,好,超好,你每个都点一下,你会发现cutoff不一样,用fine级别的cutoff值去优化,就一定没有问题。
根据体系不一样,castep会自己判定一个在fine 级别下cutoff应该是多少,你就用这个值是多少。
对于很大的体系castep 即使在fine级别判定的cutoff 也可能很小这时候是不行的cutoff一般不要低于400 eV。
评析:Ecut根据文献值,不低于400 eV。
优化时可以取小些,性质计算可以大些,比如优化400 eV性质计算500 eV。
做几何优化的时候,scf的收敛标准也不用那么高,用5e-6 eV/atom 足以,这个数值比fine差一些,比中等好一些。
几何优化做完,做能量和性质计算的时候,scf至少要用1e-6, 如果体系很小,你可以用5e-7.评析:scf标准:几何优化用5.0-6 eV/atom或者fine值; 计算性质时使用至少1.0-6,如果体系很小,你可以用5e-7.k-point 设置多少也要看文献经验办法是你自己定义kpoint 比如n x n x n 他下面有一个对应的实空间间隔当你吧kpoint调整到0.3左右的时候就用这套k就可以,这是几何优化一般大体系333 中小体系555优化好结构算能量和性质的时候对应实空间间隔调整到0.1附近就用这套一般做能量性质计算大体系777或999 中小体系999或11 11 11或13 13 13 视情况而定评析:k-point设置看文献值,几何优化实空间间隔0.3左右;性质计算实空间间隔0.1附近。
4CASTEP的使用方法及应用

4CASTEP的使用方法及应用CASTEP是一个用于计算固体和分子材料的电子结构和晶体结构的第一性原理程序。
它采用了密度泛函理论(DFT)和平面波基组进行计算,可以模拟材料的电子结构、能带结构、振动态和晶体结构等属性。
CASTEP 广泛应用于材料科学、化学、物理学以及生物科学等领域。
下面将介绍CASTEP的使用方法以及其在材料科学研究中的应用。
使用方法:1.安装和准备输入文件:首先需要安装CASTEP程序,并准备好模拟的材料的晶体结构文件。
CASTEP采用标准的输入文件格式,用于描述模拟系统的原子坐标、晶格参数以及计算参数等。
2.执行计算:使用CASTEP提供的命令行界面或者图形化界面,加载输入文件,并选择所需的计算任务,如计算材料的电子结构、优化晶体结构、计算能带结构等。
在计算过程中,CASTEP会自动构建系统的电子密度和施加合适的周期性边界条件。
3.分析和理解计算结果:CASTEP会输出计算结果,如能带图、电子密度分布、振动频谱等。
用户可以通过分析这些结果来理解材料的性质,如能带结构揭示了材料的导电性质,电荷密度分布有助于理解材料的化学键等。
应用:1.材料的能带结构计算:通过CASTEP可以计算材料的能带结构,揭示材料的电子能级和导电性质。
这对于理解材料的禁带宽度、载流子的输运行为以及材料的光学性质等都非常重要。
能带结构的计算成果可以用于材料设计和功能调控。
2.晶体结构的优化:CASTEP可以通过结构优化算法,寻找材料的最稳定晶格参数和原子坐标。
通过晶体结构的优化,可以预测材料的物理和化学性质,指导实验合成设计以及改进材料性能。
晶体结构的优化可以用于研究材料的力学性质、相变过程等。
3.材料的电子密度分布计算:CASTEP可以计算材料的电子密度分布图,展示了材料中电子云的分布情况。
通过分析电子密度分布,可以了解材料之间的化学键类型和强度,理解分子的极性和分子间相互作用力。
电子密度分布的计算可以用于理解材料的反应性和化学稳定性。
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CASTEP WORKSHOP 2001Timetable6th – 13th December 2001Department of Physics,University of DurhamThursday 6thDecemberDAY 114.00 – 18.00 Registration19.00 Welcome Reception - Grey College JCRFriday 7thDecemberProgramme SpeakerDAY 2 3 Morning Lectures, 2 Afternoon Lectures and Workshop(ALL LECTURES HELD IN PHYSICS Ph30)09.00 – 10.00 LECTURE 1Computational materials science: an overview Mike Payne University of Cambridge10.00 – 11.00 LECTURE 2The modellers perspective: philosophy andingredients of atomic-scale modelling Philip Lindan University of Kent at Canterbury11.00 – 11.30 COFFEE11.30 – 12.30 LECTURE 3The outline of DFT and the LDA Mike GillanUniversity College London12.30 – 14.15 LUNCH14.15 – 15.15 LECTURE 4Introduction to CASTEP: history, design,features, control Matt Segall University of Cambridge15.15 – 16.15 LECTURE 5Introduction to the materials studio interface,plus enough to get CASTEP running Xenophon Krokidis Accelrys16.15 COFFEE16.15 – open WORKSHOPIntroduction to the CASTEP code and interface 18.30 DINNERCASTEP WORKSHOP 2001Timetable6th – 13th December 2001Department of Physics,University of DurhamSaturday 8thDecemberProgramme Speaker DAY 3 3 Morning Lectures, 2 Afternoon Lectures and Workshop09.00 – 10.00 LECTURE 6Supercells, plane waves, bands, k-points andsymmetry Matt Segall University of Cambridge10.00 – 11.00 LECTURE 7Pseudopotentials I: local and non-local NC,generation and testing Chris Pickard University of Cambridge11.00 – 11.30 COFFEE11.30 – 12.30 LECTURE 8Finding the ground state: simple approaches Phil Hasnip University of Cambridge12.30 – 14.15 LUNCH14.15 – 15.15 LECTURE 9Is it running properly? What does the outputmean? Philip Lindan University of Kent at Canterbury15.15 – 16.15 LECTURE 10Testing, testing: basic procedure to validatecalculations Keith Refson CLRC Rutherford Laboratory16.15 COFFEE16.15 – open WORKSHOPMore involved setting up, determining cut-offs,evaluating a pseudopotential, simple materialsproperties18.30 DINNERCASTEP WORKSHOP 2001Timetable6th – 13th December 2001Department of Physics,University of DurhamSunday 9thDecemberProgramme Speaker DAY 4 3 Morning Lectures, 2 Afternoon Lectures and Workshop09.00 – 10.00 LECTURE 11Pseudopotentials II: ultrasoft, PAW,self-consistent Chris Pickard University of Cambridge10.00 – 11.00 LECTURE 12Band structure calculations Stewart Clark University of Durham11.00 – 11.30 COFFEE11.30 – 12.30 LECTURE 13Gradient corrections, other functionals Stewart Clark University of Durham12.30 – 14.15 LUNCH14.15 – 15.15 LECTURE 14Forces and stresses Matt Probert University of York15.15 – 16.15 LECTURE 15Structural calculations and pressure: the totalenergy approach Matt Probert University of York16.15 COFFEE16.15 – open WORKSHOPStructure calculations 18.30 DINNERCASTEP WORKSHOP 2001Timetable6th – 13th December 2001Department of Physics,University of DurhamMonday 10thDecemberProgramme Speaker DAY 5 3 Morning Lectures and Afternoon Outing09.00 – 10.00 LECTURE 16Metals and EDFT Phil Hasnip University of Cambridge10.00 – 11.00 LECTURE 17Electronic properties: magnetism and opticalproperties Chris Pickard University of Cambridge11.00 – 11.30 COFFEE11.30 – 12.30 LECTURE 18A first look at MD Matt Probert University of York12.30 – 14.15 LUNCH AFTERNOON FREE AFTERNOON 18.30 DINNERCASTEP WORKSHOP 2001Timetable6th – 13th December 2001Department of Physics,University of DurhamTuesday 11thDecemberProgramme Speaker DAY 6 3 Morning Lectures and Afternoon Workshop09.00 – 10.00 LECTURE 19Overview of MD applications Keith Refson CLRC Rutherford Laboratory10.00 – 11.00 LECTURE 20Catalysis and interfaces Mike FinnisQueens University Belfast11.00 – 11.30 COFFEE11.30 – 12.30 LECTURE 21Surfaces and molecules David Bird University of Bath12.30 – 14.15 LUNCH14.15 – open WORKSHOPMetals, surfaces and MD 16.00 COFFEE18.30 DINNERCASTEP WORKSHOP 2001Timetable6th – 13th December 2001Department of Physics,University of DurhamWedneday 12thDecemberProgramme Speaker DAY 7 3 Morning Lectures and Afternoon Workshop09.00 – 10.00 LECTURE 22Linear Response: Theory Philip Lindan University of Kent at Canterbury10.00 – 11.00 LECTURE 23LRT: calculating phonon dispersion relations Stewart Clark University of Durham11.00 – 11.30 COFFEE11.30 – 12.30 Open Question and Answer Session aboutrunning CASTEPAll Speakers 12.30 – 14.15 LUNCH14.15 – open WORKSHOPParallel sessions for all applications16.00 COFFEE18.4519.15 Drinks, Grey College JCR WORKSHOP DINNERCASTEP WORKSHOP 2001Timetable6th – 13th December 2001Department of Physics,University of DurhamThursday 13thDecemberProgramme Speaker DAY 8 3 Morning Lectures and CLOSE09.00 – 10.00 LECTURE 24DFT plane-wave PP versus other approaches Mike Payne University of Cambridge10.00 – 11.00 LECTURE 25Obtaining the code: playing your part indevelopment Mike Payne University of Cambridge11.00 – 11.30 COFFEE11.30 – 12.30 LECTURE 26Upcoming developments and the future for DFT Mike Payne University of Cambridge12.30 – 14.15 LUNCH 14.15 CLOSE。