VASP固定总磁矩与能量扫描
用bcc铁的五个固定总自旋点，区分初始磁矩、总自旋约束与原子投影磁矩。
阅读本篇目录
想比较同一结构在不同总磁矩下的能量，可以先做一次自由自旋收敛，再扫描NUPDOWN。本例是两原子的bcc Fe立方晶胞，所有扫描保持原子位置和晶胞不变，得到固定几何下的能量曲线。
1. 先计算自由收敛的磁性参照#
使用晶格常数2.87 Å的Fe₂，PBE PAW64、ENCUT=550 eV、13×13×13 Gamma网格、ISMEAR=0、SIGMA=0.05 eV、EDIFF=1E-6。设置ISPIN=2、MAGMOM=2.5 2.5、ISYM=0、LORBIT=11，不设置NUPDOWN。这次电子自洽后，总自旋磁矩为4.4686 μB/晶胞，即平均2.2343 μB/Fe。
MAGMOM只是初始磁矩猜测。即使填2.5 2.5，最终总磁矩也不必是5 μB。对新材料先比较合理初始磁序，避免把某个局部自洽解直接当作基态。
2. 只改变NUPDOWN，提交五个扫描点#
附件已准备NUPDOWN=0、2、4、5、6五个目录，分别进入目录后提交：
sbatch run.sh
例如NUPDOWN=4表示整个两原子晶胞自旋向上与向下电子数之差为4，对应约4 μB的总自旋磁矩；不是每个Fe都固定4 μB。本例仍保留相同MAGMOM起点并完成自洽。自己建立新扫描时，可令初始磁矩之和接近目标总自旋，通常有利于收敛。VASP的NUPDOWN说明
这里IBRION=-1、NSW=0，不进行结构优化。若研究磁致体积效应，需要另做每个状态下的结构或体积扫描，不能从这一条固定体积曲线直接得到。
3. 提取能量和实际磁矩#
module load ase/3.29.0
python extract_fixed_spin.py
脚本读取自己的OUTCAR、OSZICAR和vasprun.xml，检查电子收敛及实际总磁矩，并用自由收敛参照的能量作为零点。能量采用一致的sigma→0外推E0，除以两个Fe原子。
| NUPDOWN目标 | 实际总磁矩 / μB | 平均每Fe / μB | 相对能量 / meV·Fe⁻¹ |
|---|---|---|---|
| 自由收敛 | 4.4686 | 2.2343 | 0.000 |
| 0 | 0.0000 | 0.0000 | 583.826 |
| 2 | 1.9996 | 0.9998 | 349.741 |
| 4 | 4.0000 | 2.0000 | 23.677 |
| 5 | 5.0000 | 2.5000 | 17.867 |
| 6 | 5.9999 | 3.0000 | 244.372 |
在当前网格和展宽下，自由收敛态比这五个固定点都低。NUPDOWN=4和5夹住自由收敛的4.4686，但离散点不能精确确定曲线极小值的位置或曲率。若需要拟合，应在极小值附近加点，并检查k点和展宽的影响。
输出实际总磁矩可能与设定值有很小偏差：本例NUPDOWN=2输出1.9996，NUPDOWN=6输出5.9999 μB。提取脚本按0.001 μB核对，而不是仅检查INCAR写了什么。
4. 总磁矩与原子磁矩为何不同#
自由收敛参照中，OUTCAR球内投影给出每个Fe约2.241 μB，两者之和略大于晶胞总磁矩4.4686 μB。球内投影和全晶胞积分的空间范围不同，间隙区也可能有自旋密度，不能要求它们严格相等。
NUPDOWN约束的是全晶胞自旋数差，不会分别锁住每个原子的方向或大小。需要局域矢量约束时应另用非共线及约束磁矩方法；本例没有SOC，不包含轨道磁矩，也不产生居里温度。
5. 环境与结果范围#
本例使用vasp/6.6.1-p100的vasp_std，NVHPC 25.3、CUDA 12.8及配套MPI，作业通过Slurm运行。五个固定点与自由参照使用相同结构、PAW和k点。曲线适合学习总磁矩扫描，不替代多磁序、结构及数值参数的系统研究。
各目录准备合法Fe POTCAR后分别运行。包内包含输入、结果、提取脚本和实际曲线；没有势文件、波函数和私有日志。