单、双电子积分计算 - XUANYUAN模块

XUANYUAN模块主要计算单、双电子积分和其他必要的积分并存储到文件中。

Direct 参数类型:Bool型

指定使用积分直接的SCF(Direct)计算。如今是默认选项,不需要用户设置。

积分直接的SCF不存储双电子积分,按照Schwartz不等式,结合积分对Fock矩阵的贡献,对积分进行预筛选。当基函数数目大于300左右,可以有效地利用双电子积分重复计算来避免IO操作,且支持OpenMP的多核并行计算。 BDF中大多数需要计算Fock-Like矩阵(J与K矩阵)的模块,如SCF,TDDFT等都已经实现了积分直接计算。

Note

积分直接的SCF计算需要同时在compass模块中加上 Skeleton 关键词,如今也是默认的。 关闭积分直接的SCF计算可以在compass模块中加上 Saorb 关键词。

Maxmem 参数类型:字符串

指定非积分直接的SCF双电子积分计算缓存大小。大的缓存可以减少积分排序的次数。输入格式为数字+MW或数字+GW,1 Word=2 Byte, 因此512MW就等于1024MB。

$xuanyuan
Maxmem
  512MW
$end

RSOMEGA / RS 参数类型:浮点型

指定Range-Separated泛函如CAM-B3LYP等的 \(\omega\) (某些文献称 \(\mu\) )系数。 RSRSOMEGA 的同义词。如果DFT使用了Range-Speration泛函,必须加入此参数。建议值如下:

标准范围分离泛函中的 \(\omega\)

标准范围分离泛函

\(\omega\)

CAM-B3LYP

0.33

LC-BLYP

0.33

wB97

0.40

wB97X

0.30

$xuanyuan
RSOMEGA
  0.33
$end

$scf
  dft
    cam-b3lyp
$end

Heff 参数类型:整型

  • 默认值:0

  • 可选值:0、1、2、3/4、5、21、22、23

指定标量相对论哈密顿,包括:

  • 0:非相对论,包括使用ECP的情况

  • 1:sf-ZORA(不建议普通用户使用)

  • 2:sf-IORA(不建议普通用户使用)

  • 3、4:sf-X2C(二者计算流程不同,一般用3即可)

  • 5:sf-X2C + so-DKH3(无自旋部分,需结合 Hsoc 使用,精度有待进一步测试) [12]

  • 21:sf-X2C(同3、4,但支持解析导数和部分单电子性质) [27]

  • 22:sf-X2C-aXR(使用原子X矩阵近似的sf-X2C,支持解析导数和部分单电子性质) [27]

  • 23:sf-X2C-aU(使用原子酉变换近似的sf-X2C,支持解析导数和部分单电子性质) [27]

$xuanyuan
Heff
  3
$end

Hsoc 参数类型:整型

  • 可选值:0、1、2、3、4、5

指定自旋轨道(SO)积分的类型,包括:

  • 0:so-1e,仅计算单电子SO积分。

  • 1:so-1e + SOMF,通过有效Fock算符计算双电子SO积分。对于全电子计算,这是最准确的方法

  • 2:so-1e + SOMF-1c,使用单中心近似的SOMF。对于全电子计算,这是推荐选项,尤其是计算大分子

  • 3:so-1e + SOMF-1c / no soo,关闭2中的自旋-其它轨道(SOO)贡献

  • 4:so-1e + SOMF-1c / no soo + WSO_XC,采用DFT计算SOO贡献

  • 5:so-1e + somf-1c / no soo + WSO_XC-2x,根据Neese的建议,把DFT部分乘以-2来模拟SOO贡献

  • 以上参数加上10,将使用BP近似下的算符

  • 对于ECP基组(包括标量ECP基组、SOECP基组、全电子非相对论基组的混合),唯一接受的值是10,并且是默认选择。 也就是使用BP so-1e,其中对SOECP原子计算SOECP积分,标量ECP原子和全电子非相对论原子用有效核电荷, 但是后者支持的元素和基组类型有限(见soint_util/zefflib.F90)。

$xuanyuan
Hsoc
  1
$end

Nuclear 参数类型:整数

  • 默认值:0

  • 可选值:0、1

指定原子核电荷分布模型。0为点电荷模型;1为高斯电荷模型。 对于110号(Ds)之前的元素,均方根(RMS)核半径取自Visscher和Dyall汇总的数据 [70] ; 从Ds元素开始,RMS核半径通过核素质量A估算(单位:费米):

\[\left<r^2\right> \approx 0.57 + 0.836 \, A^{1/3}\]

其中的核素质量A与核电荷数Z近似满足以下关系 [71, 72]

\[A \approx 0.004467 \, Z^2 + 2.163 \, Z - 1.168\]