VASP轨道磁化率计算
从水分子实际线性响应输出,区分pGv/vGv结果、芯层贡献与截断能检查。
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磁化率描述电子体系对外磁场的响应。LCHIMAG除了产生原子位置的化学屏蔽张量,还会输出体系的轨道磁化率。本文沿用已经优化的孤立水分子,比较550、750、950 eV三个截断能,学习怎样读取结果与检查数值变化。
1. 准备同一几何的三个计算#
先按NMR局域探针教程优化分子,自由原子力目标0.02 eV/Å。本例三个截断能目录保持同一几何、真空盒、Gamma点和PBE PAW64数据集,电子收敛使用EDIFF=1E-6。
PREC = Accurate
LREAL = .FALSE.
LCHIMAG = .TRUE.
LNMRSHIELD = .TRUE.
NSW = 0
ENCUT = 750
这组计算用于检查基组变化,没有重新优化每个截断能下的几何。准备合法POTCAR后,在三个目录分别提交:
sbatch run.sh
2. 找到轨道磁化率张量#
module load ase/3.29.0
python extract_magnetic_response.py
脚本在OUTCAR中读取ORBITAL MAGNETIC SUSCEPTIBILITY下的pGv与vGv两个3×3张量,并保留单独打印的芯层贡献。各向同性值为张量迹除以3。
本页沿用输出的10⁻⁶ cm³/mol单位;单胞只有一个水分子,按本例分子摩尔口径阅读。它不是没有单位的体磁化率,也不能直接当成SI的m³/mol数字使用。
| ENCUT / eV | pGv各向同性值 | vGv各向同性值 | 单独打印的芯层贡献 |
|---|---|---|---|
| 550 | -12.020006 | -13.084225 | -0.08 |
| 750 | -12.013287 | -13.075655 | -0.08 |
| 950 | -12.015690 | -13.076399 | -0.08 |

表中pGv/vGv均按程序标题保留“不含芯层贡献”的口径,芯层另列,没有混合一部分含芯层、一部分不含芯层的数值。负号在本约定下对应抗磁轨道响应。
3. 怎样判断能否用于材料结论#
pGv和vGv是程序提供的两种近似处理,不能为了接近某个期望值而选择性保留其中一个。先固定所用近似,再比较同一分量随截断能的变化。几何、真空、PAW和电子收敛也应分别检查。
本例保持用户常用的EDIFF=1E-6,用来展示流程;若要精确比较磁化率,官方建议进一步检查更严格的电子收敛和足够大的基组。这里的截断能序列不能代替所有参数的收敛研究。VASP磁化率计算说明
4. 它与哪些量不同#
本例只讨论孤立水分子的轨道线性响应,不包含液态水的构型平均,也不是带自旋涨落的总磁化率。NMR屏蔽是特定核位置的响应,NICS需要指定空间采样位置与符号约定;不能用一个整体磁化率值代替NICS。金属的Knight shift、自旋磁化率和磁有序转变温度也需要各自的方法。
这三组数据在鸢算科技集群通过Slurm计算,使用VASP6.6.1-p100、NVHPC25.3、CUDA12.8及配套MPI。附件保留各自输入与完整张量JSON提取脚本,方便换成自己的体系后比较。