第一性计算原理
第一性原理和第二性原理
第一性原理和第二性原理
第一性原理是一种基于自然哲学的理论，由普朗克·马克斯·爱因斯坦提出，它表明物理定律和规律都可以用紧凑而整洁的计算机语言来表达。
它说，所有涉及物理系统的假设，无论多么复杂，都可以归结为一些简单的几何变量和函数，并可用数学语言表达出来，从而能够用计算机计算出物理系统的运动规律、性质和行为。
第二性原理也是一种基于自然哲学的理论，最早由卢梭提出，它指出，物理现象可以通过基于概率的方法来表达和描述。
它后来被爱因斯坦更正，根据它，物理定律和规律是由数学表达式定义的，但这些表达式不一定是完全确定的，有时也需要使用概率才能精确描述系统的性质和行为。
因此，第二性原理突出了随机的物理量的存在，它认为系统的物理现象可通过基于概率的方法来表达和描述。
第一性原理是什么意思
第一性原理是什么意思第一性原理是指在科学研究中，通过对基本物理定律和原理的直接推导和计算，来解释和预测物质和现象的方法。
它是从最基本的原理出发，不依赖于任何经验数据或者假设，而是通过对基本粒子和基本相互作用的研究，从头开始建立理论模型。
在化学、物理、材料科学等领域，第一性原理方法已经成为了解和预测物质性质和反应的重要工具。
首先，第一性原理方法的基本思想是通过求解薛定谔方程或者使用密度泛函理论，来计算原子和分子的基本性质。
这种方法不需要任何实验数据的输入，只需要知道原子的核电荷数和电子的质量，就可以通过数学计算来模拟原子和分子的结构和性质。
通过这种方法，可以计算出原子和分子的能量、电子结构、晶格参数等重要性质，为材料设计和性能预测提供了重要的理论基础。
其次，第一性原理方法在材料科学和工程中有着广泛的应用。
通过对材料的电子结构和晶体结构进行第一性原理计算，可以预测材料的力学性质、热学性质、光学性质等重要参数。
这种方法可以帮助科学家和工程师设计新型材料，优化材料的性能，提高材料的稳定性和可靠性。
在材料的设计和制备过程中，第一性原理方法可以为实验提供重要的指导和支持。
另外，第一性原理方法还在催化剂设计、纳米材料研究、生物物理学等领域有着重要的应用。
通过对分子和纳米结构的第一性原理计算，可以揭示物质的微观结构和性质，为新型催化剂的设计和优化提供理论支持；可以预测纳米材料的电子输运性质和光学性质，为纳米器件的设计和应用提供理论指导；可以研究生物大分子的结构和功能，揭示生物分子的作用机制和生物学过程。
总之，第一性原理方法是一种基于基本物理定律和原理的理论计算方法，它可以从头开始建立物质和现象的理论模型，不依赖于任何经验数据或假设。
在化学、物理、材料科学等领域，第一性原理方法已经成为解释和预测物质性质和反应的重要工具，为材料设计、催化剂设计、纳米材料研究等提供了重要的理论支持。
通过对物质微观结构和性质的理论研究，第一性原理方法为科学研究和工程应用提供了重要的理论基础和指导。
第一性原理理论介绍
第一性原理理论介绍第一性原理理论是一种基于量子力学的理论，用于解释材料和分子的性质和行为。
它是通过求解薛定谔方程来描述原子核和电子之间的相互作用，从而得出系统的总能量。
第一性原理理论被广泛应用于材料科学、物理化学和计算物理等领域，为设计新材料、预测化学反应和模拟材料性质提供了重要的工具。
第一性原理理论的核心是薛定谔方程，它描述了系统的波函数随时间的演化。
薛定谔方程包括了系统的势能和动能项，其中势能项描述了原子核和电子之间的相互作用，动能项则描述了电子的运动。
解薛定谔方程可以得到系统的波函数，进而可以计算系统的总能量。
在求解薛定谔方程时，第一性原理理论通常采用密度泛函理论（DFT）作为基础。
DFT是一种将电子系统的性质与电子密度之间建立关联的方法。
根据Kohn-Sham方程，系统的能量可以表示为电子密度的泛函形式。
为了将电子相互作用考虑在内，通常使用电子交换关联泛函来近似描述系统的能量。
第一性原理理论已经成为材料科学和计算物理的重要工具。
它可以用于预测材料的结构和稳定性，计算材料的力学性质和电子结构，模拟化学反应和催化过程，设计新的材料和催化剂等。
特别是在材料发现和设计中，第一性原理理论具有重要的意义，可以指导实验研究，加速材料研发过程。
总之，第一性原理理论是一种基于量子力学的理论，通过求解薛定谔方程来描述原子核和电子之间的相互作用。
它是预测和解释材料和分子性质的重要工具，广泛应用于材料科学、物理化学和计算物理等领域。
通过第一性原理计算，我们可以更好地理解和控制材料的性质，促进科学研究和技术创新的发展。
第一性原理计算方法在材料科学中的应用
第一性原理计算方法在材料科学中的应用引言：材料科学作为一门跨学科的科学领域，旨在研究材料的性质、结构和性能，以及如何利用这些知识来设计和开发新材料。
而第一性原理计算方法作为一种基于量子力学原理的计算方法，广泛应用于材料科学领域。
本文将介绍第一性原理计算方法在材料科学中的应用，并展示其在材料设计、材料性质预测和材料性能优化等方面的重要性。
一、第一性原理计算方法的基本原理和流程第一性原理计算方法是一种从基本原理出发，仅通过定解问题的边界条件和基本的数学和物理方法，而独立地、直接地得到材料性质的计算方法。
其基本原理是基于薛定谔方程和密度泛函理论，通过求解电子结构和物理性质的基态，来推导和预测材料的性质。
第一性原理计算方法的流程一般包括以下几个步骤：首先，选择适当的计算模型和晶格结构；其次，通过数值方法求解薛定谔方程，得到材料的基态电子密度和能带结构等信息；然后，使用密度泛函理论来计算其他性质，如结构、力学性质、磁性和光学性质等；最后，通过与实验结果对比来验证计算结果的准确性。
二、第一性原理计算方法在材料设计中的应用1. 材料发现和材料库筛选：传统的材料设计通常依赖于试错和实验结果验证的循环迭代，耗费时间和资源。
而第一性原理计算方法能够预测新材料的物理性质，从而加速材料发现过程。
通过计算不同元素和组分的合金化合物，材料科学家可以预测材料的强度、硬度、导电性等重要性能，并筛选出具有潜在应用前景的材料。
2. 材料结构和缺陷研究：材料的结构与其性质密切相关。
通过第一性原理计算方法，可以精确地预测材料的晶体结构、晶格常数、晶粒大小等参数，并探索材料可能存在的结构缺陷和缺陷效应对性能的影响。
这有助于优化材料的结构设计，提高其性能和稳定性。
3. 电子结构和能带计算：材料的电子结构和能带结构对于理解材料的导电性、磁性、光学性质等具有重要意义。
通过第一性原理计算方法，可以准确地计算材料的能带结构、电子态密度分布和费米能级等参数，从而预测材料的导电性、磁性和光学性能。
第一性原理分子动力学
第一性原理分子动力学第一性原理分子动力学是一种基于量子力学的计算方法，它能够准确地模拟原子和分子在不同条件下的运动和相互作用。
这种方法的核心是通过求解薛定谔方程来描述原子核和电子的运动状态，从而得到系统的能量、结构和性质等信息。
相比传统的分子动力学方法，第一性原理分子动力学不需要任何经验参数，能够提供更加准确和可靠的结果，因此在材料科学、化学、生物学等领域得到了广泛的应用。
首先，第一性原理分子动力学的基本原理是薛定谔方程。
薛定谔方程是描述微观粒子运动的基本方程，它能够准确地描述原子核和电子的运动状态，并通过求解得到系统的能量和波函数等信息。
在分子动力学中，我们可以利用薛定谔方程来模拟原子和分子在外力作用下的运动轨迹，从而了解系统的动力学行为。
其次，第一性原理分子动力学的核心是第一性原理计算。
第一性原理计算是一种基于量子力学的计算方法，它不需要任何经验参数，能够通过解析求解薛定谔方程来得到系统的能量、结构和性质等信息。
在分子动力学中，我们可以利用第一性原理计算来模拟原子和分子的结构和动力学行为，从而得到系统的稳定结构、振动频率、力学性质等重要信息。
第一性原理分子动力学在材料科学领域有着广泛的应用。
通过模拟原子和分子在不同条件下的运动和相互作用，我们可以研究材料的力学性质、热学性质、电子结构等重要信息，从而为材料设计和应用提供重要的参考。
例如，我们可以通过第一性原理分子动力学来研究新型材料的力学性能，为材料的设计和合成提供重要的指导。
此外，第一性原理分子动力学在化学和生物学领域也有着重要的应用。
通过模拟分子在不同条件下的运动和相互作用，我们可以研究化学反应的机理和动力学行为，为新型催化剂和反应体系的设计提供重要的参考。
同时，我们还可以利用第一性原理分子动力学来研究生物分子的结构和功能，为药物设计和生物技术提供重要的支持。
总的来说，第一性原理分子动力学是一种基于量子力学的计算方法，能够准确地模拟原子和分子在不同条件下的运动和相互作用。
第一性原理是什么
第一性原理是什么
第一性原理是指通过基本的物理和数学原理来描述和预测物质的性质和行为。
它是建立在最基本的物理定律和数学原理之上的，不依赖于任何经验数据或实验结果。
在化学和物理学中，第一性原理是一种非常重要的方法，它可以用来解释和预测分子和材料的性质，从而为材料设计和新材料的发现提供理论指导。
在量子力学中，第一性原理计算是一种重要的方法，它可以通过求解薛定谔方程来描述原子和分子的结构和性质。
通过第一性原理计算，可以精确地计算原子和分子的能量、结构、振动频率、光谱性质等。
这些计算结果可以与实验数据进行比较，从而验证理论模型的准确性。
另外，第一性原理方法还可以用来研究材料的电子结构和磁性性质。
通过计算材料的电子能带结构和费米能级，可以预测材料的导电性和磁性。
这对于材料科学和电子器件的设计具有重要意义。
除了在材料科学和化学领域，第一性原理方法还在生物物理学、凝聚态物理学和核物理学等领域得到广泛应用。
通过第一性原理计算，可以揭示物质的微观结构和性质，从而为科学研究和工程应用提供理论依据。
总的来说，第一性原理是一种基于基本物理定律和数学原理的理论方法，它可以用来描述和预测物质的性质和行为。
通过第一性原理计算，可以揭示物质的微观结构和性质，为材料设计和新材料的发现提供理论指导。
第一性原理方法在化学、物理、生物等领域都有重要的应用价值，是现代科学研究中不可或缺的重要工具。
第一性原理
第一性原理的理解及其应用第一性原理，英文First Principle，是一个计算物理或计算化学专业名词，广义的第一性原理计算指的是一切基于量子力学原理的计算。
我们知道物质由分子组成，分子由原子组成，原子由原子核和电子组成。
量子力学计算就是根据原子核和电子的相互作用原理去计算分子结构和分子能量（或离子），然后就能计算物质的各种性质。
从头算（ab initio）是狭义的第一性原理计算，它是指不使用经验参数，只用电子质量，光速，质子中子质量等少数实验数据去做量子计算。
但是这个计算很慢，所以就加入一些经验参数，可以大大加快计算速度，当然也会不可避免的牺牲计算结果精度。
根据原子核和电子互相作用的原理及其基本运动规律，运用量子力学原理，从具体要求出发，经过一些近似处理后直接求解薛定谔方程的算法，习惯上称为第一性原理[1]。
广义的第一原理包括两大类，以Hartree-Fork自洽场计算为基础的ab initio从头算，和密度泛函理论（DFT）计算。
也有人主张，ab initio专指从头算，而第一性原理和所谓量子化学计算特指密度泛函理论计算。
第一性原理通常是跟计算联系在一起的，是指在进行计算的时候除了告诉程序你所使用的原子和他们的位置外，没有其他的实验的，经验的或者半经验的参量，且具有很好的移植性。
作为评价事物的依据，第一性原理和经验参数是两个极端。
第一性原理是某些硬性规定或推演得出的结论，而经验参数则是通过大量实例得出的规律性的数据，这些数据可以来自第一性原理(称为理论统计数据)，也可以来自实验(称为实验统计数据)。
但是就某个特定的问题，第一性原理和经验参数没有明显的界限，必须特别界定。
如果某些原理或数据来源于第一性原理，但推演过程中加入了一些假设(这些假设当然是很有说服力的)，那么这些原理或数据就称为“半经验的”。
那为什么使用“第一性原理”这个字眼呢？据说这是来源于“第一推动力”这个宗教词汇。
第一推动力是牛顿创立的，因为牛顿第一定律说明了物质在不受外力的作用下保持静止或匀速直线运动。
材料的第一性原理难不难
材料的第一性原理难不难材料的第一性原理是指应用基本的物理定律和量子力学原理来研究材料的性质和行为。
它是一种计算材料性质和行为的理论方法，以原子和电子为基础，通过求解薛定谔方程或其他量子力学方程来获得精确的结果。
第一性原理方法的难度主要体现在以下几个方面：1. 理论与数值计算：第一性原理方法包括基于量子力学的理论和数值计算方法，对于大多数人来说，这些概念和计算方法都是十分复杂和抽象的。
这需要研究者具备扎实的理论基础和数值计算的能力，才能正确理解和使用第一性原理方法。
2. 计算复杂性：第一性原理计算的复杂性随着体系的规模和复杂度增加而增加。
对于大型的材料体系，比如含有大量原子的晶体或复杂的分子结构，计算过程往往需要数以千计的电子态，计算量巨大。
这对计算机的性能和算法的优化都提出了较高的要求。
3. 近似和误差：第一性原理计算仍然需要一些近似的处理，而且计算误差也不可避免。
这些近似和误差可能会影响结果的准确性和可靠性。
对于复杂的体系和性质的研究，需花费大量时间和精力去理解和减小这些近似和误差。
4. 数据分析和解释：第一性原理计算产生的数据需要进行分析和解释，以得到对材料性质和行为的理解。
这涉及到对多个物理过程的相互作用的深入理解和建模，需要将计算结果与实验数据进行比较和验证。
尽管第一性原理方法存在一些困难和挑战，但它也具有许多优势和潜在的应用前景：1. 高精度和预测性：第一性原理方法能够提供高精度的计算结果，对于材料的性质和行为有着准确的描述和预测能力。
这对于新材料设计和性能优化有着重要的意义。
2. 原子尺度理解：第一性原理方法能够从原子和电子的角度对材料进行建模和理解。
通过计算材料的电子结构、晶格结构和动力学行为，可以揭示材料内部的微观机制和规律。
3. 多尺度模拟：第一性原理方法可以与其他模拟方法结合，构建多尺度模拟模型。
这样可以在不同的空间和时间尺度上研究材料的性质和行为，从而提供更全面的理解。
4. 新材料发现：第一性原理方法可以在计算机中快速地筛选和设计新的材料。
第一性原理分子动力学
第一性原理分子动力学
第一性原理分子动力学是一种基于量子力学理论和第一性原理计算方法的分子动力学模拟技术。
它能够通过求解薛定谔方程，来模拟分子和固体材料中原子之间的相互作用和运动。
在第一性原理分子动力学模拟中，将体系中的原子视为量子粒子，其运动状态可以由波函数或电子密度来描述。
通过求解薛定谔方程，可以得到体系的能量、力和力常数等相关信息。
第一性原理分子动力学模拟的优势在于可以准确地计算分子和固体材料的结构、热力学性质、反应动力学等。
它可以预测和解释实验现象，探索复杂体系的性质和行为。
通过第一性原理分子动力学模拟，可以研究分子和固体材料在不同温度、压力和化学环境下的性质变化，揭示其在原子尺度上的结构、动力学和电子结构等方面的信息。
然而，第一性原理分子动力学模拟也存在一些限制。
首先，计算成本较高，尤其是对于大型体系和长时间尺度的模拟。
其次，在处理大变形和化学反应等复杂情况时，模拟结果的可靠性还需要进一步验证和改进。
总之，第一性原理分子动力学模拟是一种重要的计算模拟技术，能够揭示分子和固体材料的微观结构和性质。
随着计算能力的提高和方法的发展，它将在材料科学、化学、生物科学等领域中发挥越来越重要的作用。
VASP及第一性原理电子结构计算
Automatic mesh 0 Gamma 10 10 6 00 0 0.0 0.0 0 0 0.0 0
EDIFFG=-0 EDIFFG 0.02 02 IBRION=2 ISIF=2 ISIF 2
# 离子驰豫结束条件 #离子驰豫算法 #离子驰豫方式
(2) ( ) 自洽计算优化晶格参数,求出能量最低所对应的晶格参数
1 1
1 1
(3) ( )固 固定晶格参数, 格参数 静 静态自洽计算求出自洽的电荷密度 洽 算 出 洽的电荷密度 (i) (ii)
找到平衡晶格常数后, 进行静态的自洽计算就可 以求出自洽的电荷密度 计算得到的自洽的电荷密度要保存下来，在后 边计算其他的性质时会用到；另外也可以根据 它画出电荷密度图 分析原子间的建和作用 它画出电荷密度图，分析原子间的建和作用。 System=hcp Mg ISTART=0 ISTART 0
# 离子驰豫结束条件 #离子驰豫算法 #离子驰豫方式
(4). 做非自洽计算, 算 求态密度 密度
Automatic mesh 0 Gamma 10 10 10 00 0 0.0 0.0 0 0 0.0 0 Automatic mesh 0 Gamma 19 19 19 0.0 0.0 0.0
System=hcp Mg
•
共100多个关键词，一般都有合适的默认值。通常需设置的有 10个左右。即使 个左右 即使INCAR文件无任何内容也可以进行计算。 文件无任何内容也可以进行计算
INCAR
推荐：自己手动设置ENCUT, ENCUT TITLE TITLE, ISTART ISTART, ICHARG, ICHARG ISMEAR ISMEAR, EDIFF EDIFF, PREC等
(5). ) 修改KPOINTS和INCAR输入文件,固定电荷密度,做非自洽 计算,得到输出文件EIGENVAL，提取数据,画能带图
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Vasp我所用第一原理是基于密度泛函（DFT）的从头计算，是以电子密度作为基本变量（HK定理），通过求解kohn-sham方程，迭代自洽得到体系的基态电子密度，然后求体系的基态性质。
还有一种是基于hartree-fock自洽计算，通过自洽求解HF方程，获得体系的波函数，求基态性质。
KS方程的计算水平达到了HF水平，同时还考虑了电子间的交换关联作用。
关于DFT中密度泛函的Function其实是交换关联泛函，包括LDA,GGA,杂化泛函等等。
一般LDA为局域密度近似，在空间某点用均匀电子气密度作为交换关联泛函的唯一变量，多数为参数化的CA-PZ方案；GGA为广义梯度近似，不仅将电子密度作为交换关联泛函的变量，也考虑了密度的梯度为变量，包括PBE,PE.RPBE等方案。
在处理计算体系中原子的电子态时有两种方法，一种是考虑所有电子叫做全电子法，比如WIEN2K中的FLAPW方法（线性缀加平面波）；另一种是只考虑价电子而把芯电子和原子核构成离子实放在一起考虑即赝势法，一般贋势法是选取一个截断半径，截断半径以内波函数变化较平滑，和真实的不同，截断半径以外则和真实情况相同，而且贋势法得到的本征值和全电子法应该相同。
贋势的测试标准应是贋势与全电子法计算结果的匹配度，而不是贋势与实验结果的匹配度，因为和实验结果的匹配可能是偶然的。
关于Ecut的收敛测试。
一般情况下，总能相对于不同Ecut做计算，当截断能增大时总能变化不明显即可。
但是在需要考虑体系应力时，还需要对应力进行收敛测试，而且应力相对于截断能要比总能更为苛刻。
也就是某个截断能下总能已经收敛了，但应力未必收敛。
(力的计算是在能量的基础上进行的，能量对坐标的一阶导数得到力。
计算量的增大和误差的传递导致力收敛慢。
)K点也是需要经过测试的。
何时需要考虑自旋？例如BaTiO3中，三个元素分别为=+2，+4，-2价，离子全部为各个轨道满壳层的结构，此时就不必考虑自旋了。
对于BaMnO3中，由于Mn+4价时d轨道还有电子但未满，因此需要考虑Mn（4s23d5）的自旋，Ba和O就不必考虑。
其实设定自旋就是给定一个原子磁矩的初始值，只在刚开始计算时作为初始值使用。
几何优化包括晶格常数和原子位置的优化，一般情况下也有不优化几何结构直接计算电子结构的，但是对于缺陷形成的计算则往往要优化。
软件大致分为基于平面波的软件，如CASTEP,PWSCF.ABINIT等，计算量大概和体系原子数目的三次方相关；还有基于原子轨道线性组合的软件，比如openmx等，计算量和体系原子数目相关，一般可模拟较多原子数目的体系。
V ASP是使用贋势和平面波基组，进行从头量子力学分子动力学计算的软件包。
V ASP中的方法基于有限温度下的局域密度近似（用自由能作为变量）以及对每一MD步骤用有效矩阵对角方案和有效Pulay混合求解瞬时电子基态。
这些技术可以避免元氏的Car-Parrinello 方法存在的一切问题，而后者是基于电子、离子运动方程同时积分的方法。
离子和电子的相互作用超缓Vanderbilt贋势（US-PP）或投影扩充波（PAW）方法描述。
两种技术都可以相当程度地减少过度金属或第一行元素的每个原子所必须的平面波数量。
V ASP可以很容易地计算力与张力，用于把原子衰减到其瞬时基态中。
！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！V ASP程序亮点：1、使用PAW方法或超软贋势，因此基组尺寸非常小，描述材料一般需要原子不超过100个平面波，大多数情况下甚至每原子50个平面波就能得到可靠结果。
2、2. 在平面波程序中，某些部分代码的执行是三次标度。
在VASP中，三次标度部分的前因子足可忽略，导致关于体系尺寸的高效标度。
因此可以在实空间求解势的非局域贡献，并使正交化的次数最少。
当体系具有大约2000个电子能带时，三次标度部分与其它部分可比，因此V ASP可用于直到4000个价电子的体系。
3、V ASP使用传统的自洽场循环计算电子基态。
这一方案与数值方法组合会实现有效、稳定、快速的Kohn-Sham方程自洽求解方案。
程序使用的迭代矩阵对角化方案（RMM-DISS 和分块Davidson）可能是目前最快的方案。
4、V ASP包含全功能的对称性代码，可以自动确定任意构型的对称性。
5. 对称性代码还用于设定Monkhorst-Pack特殊点，可以有效计算体材料和对称的团簇。
Brillouin区的积分使用模糊方法或四面体方法。
四面体方法可以用Blöchl校正去掉线性四面体方法的二次误差，实现更快的k点收敛速度。
1、VASP能够进行哪些过程的计算？怎样设置我们平时最常用的研究方法是做单点能计算，结构优化、从头计算的分子动力学和电子结构相关性质的计算。
一般我们的研究可以按照这样的过程来进行如果要研究一个体系的最优化构型问题可以首先进行结构弛豫优化，然后对优化后的结构进行性质计算或者单点能计算。
如果要研究一个体系的热力学变化过程可以首先进行分子动力学过程模拟，然后在某个温度或压强下进行性质计算或者单点能计算。
如果要研究一个体系的热力学结构变化可以首先在初始温度下进行NVT计算，然后进行分子动力学退火，然后在结束温度下进行性质计算研究。
2、什么是单点能计算(single point energy)？如何计算？跟其它软件类似，VASP具有单点能计算的功能。
也就是说，对一个给定的固定不变的结构（包括原子、分子、表面或体材料）能够计算其总能，即静态计算功能。
单点能计算需要的参数最少，最多只要在KPOINTS文件中设置一下合适的K点或者在INCAR文件中给定一个截断能ENCUT就可以了。
还有一个参数就是电子步的收敛标准的设置EDIFF，默认值为EDIFF=1E-4，一般不需要修改这个值。
具体来说要计算单点能，只要在INCAR中设置IBRION=-1也就是让离子不移动就可以了。
3、什么是结构优化(structure optimization)？如何计算？结构优化又叫结构弛豫（structure relax），是指通过对体系的坐标进行调整，使得其能量或内力达到最小的过程，与动力学退火不同，它是一种在０Ｋ下用原子间静力进行优化的方法。
可以认为结构优化后的结构是相对稳定的基态结构，能够在实验之中获得的几率要大些（当然这只是理论计算的结果，必须由实验来验证）。
一般要做弛豫计算，需要设置弛豫收敛标准，也就是告诉系统收敛达成的判据（convergence break condition)，当系统检测到能量变化减小到一个确定值时例如EDIFFG=1E-3时视为收敛中断计算，移动离子位置尝试进行下一步计算。
EDIFFG这个值可以为负，例如EDIFFG=-0.02，这时的收敛标准是当系统发现所有离子间作用力都小于给定的数值，如０.０２eV/A时视为收敛而中断。
弛豫计算主要有两种方式：准牛顿方法(quasi-Newton RMM-DIIS)和共轭梯度法(CG)两种。
准牛顿方法计算速度较快，适合于初始结构与平衡结构（势能面上全局最小值）比较接近的情况，而CG方法慢一些，找到全局最小的可能性也要大一些。
选择方法为IBRION=1时为准牛顿方法而IBRION=2时为CG方法。
具体来说要做弛豫计算，设置IBRION=1或者2就可以了，其它参数根据需要来设置。
NSW是进行弛豫的最大步数，例如设置NSW=100，当计算在100步之内达到收敛时计算自动中断，而100步内没有达到收敛的话系统将在第100步后强制中止（平常计算步数不会超过100步，超过100步可能是计算的体系出了问题）。
参数通常可以从文献中发现，例如收敛标准EDIFFG等。
有的时候我们需要一些带限制条件的弛豫计算，例如冻结部分原子、限制自旋的计算等等。
冻结部分原子可以在POSCAR文件中设置selective dynamic来实现。
自旋多重度限制可以在INCAR中以NUPDOWN选项来设置。
另外ISIF 选项可以控制弛豫时的晶胞变化情况，例如晶胞的形状和体积等。
费米面附近能级电子分布的smearing是一种促进收敛的有效方法，可能产生物理意义不明确的分数占据态情况，不过问题不大。
在INCAR文件中以ISMEAR 来设置。
一般来说K点只有一两个的时候采用ISMEAR=0，金属体材料用ISMEAR=1或2,半导体材料用ISMEAR=-5等等。
不过有时电子步收敛速度依然很慢，还需要设置一些算法控制选项，例如设置ALGO=Very_Fast，减小真空层厚度，减少K点数目等。
弛豫是一种非常有效的分析计算手段，虽然是静力学计算但是往往获得一些动力学得不到的结果。
INCAR：EDIFF 一般来说，用1E-4或者1E-5都可以，这个参数只是对第一个离子步的自洽影响大一些，对于长时间的分子动力学的模拟，精度小一点也无所谓，但不能太小。
IBRION=0分子动力学模拟IALGO=48一般用48，对于原子数较多，这个优化方式较好。
NSW=1000 多少个时间步长。
POTIM=3 时间步长,单位fs,通常1到3.ISIF=2 计算外界的压力.NBLOCK= 1 多少个时间步长，写一次CONTCAR，CHG和CHGCAR，PCDAT. KBLOCK=50 NBLOCK*KBLOCK个步长写一次XDATCAR.（个离子步写一次PCDAT.）ISMEAR=-1 费米迪拉克分布.SIGMA =0.05单位:电子伏NELMIN=8 一般用6到8,最小的电子scf数.太少的话,收敛的不好.LREAL=AAPACO=10径向分布函数距离,单位是埃.NPACO=200 径向分布函数插的点数.LCHARG=F尽量不写电荷密度,否则CHG文件太大.TEBEG=300 初始温度.TEEND=300终态温度。
不设的话，等于TEBEG.SMASS=-3 NVE ensemble;-1用来做模拟退火。
大于0 NVT系综。
正确：SMASS=1,2,3是没有区别的。
都是NVT ensemble。
SMASS只要是大于0就是NVT系综。
CONTCAR是每个离子步之后都会写出来的，但是会用新的把老的覆盖CHG是在每10个离子步写一次，不会覆盖CHGCAR是在任务正常结束之后才写的。
5、收敛判据的选择结构弛豫的判据一般有两中选择：能量和力。
这两者是相关的，理想情况下，能量收敛到基态，力也应该是收敛到平衡态的。
但是数值计算过程上的差异导致以二者为判据的收敛速度差异很大，力收敛速度绝大部分情况下都慢于能量收敛速度。
这是因为力的计算是在能量的基础上进行的，能量对坐标的一阶导数得到力。
计算量的增大和误差的传递导致力收敛慢。
到底是以能量为收敛判据，还是以力为收敛判据呢？关心能量的人，觉得以能量为判据就够了；关心力相关量的人，没有选择，只能用力作为收敛标准。