目的：介绍周期体系的离域内部坐标优化方法和体积可视化工具的使用。

所用模块：Materials Visualizer、DMol³

前提条件：等值面和切片可视化工具使用（Working with isosurfaces and slices Visualizer）教程 

背景

DMol³的面向分子的离域内坐标优化方法，在处理大分子体系方面效果优异。该方案在Materials Studio的DMol3模块中也以扩展到周期性体系。

这个基于离域内坐标的新型优化方法，还可处理以下体系： 

• 高度坐标化体系，比如密堆固体

• 片断组成的体系，比如内坐标并不遍历整个优化空间的分子晶体

• 在优化过程中可固定笛卡尔坐标

内部验证工作表明，这种应用于周期体系的最先进的离域内坐标优化工具的效率，通常是当今用于固体计算的标准方法——笛卡尔方法的2-5倍。

介绍

在本教程中，将利用DMol³的优化工具，使用离域内坐标方法对一分子筛结构进行几何优化。

本教程包括如下部分：

• 开始

• 设置DMol3计算任务参数

• 设置计算任务控制参数并运行计算

• 检验计算结果

注意：为了和本教程中的参数保持一致，可以使用Settings Organizer对话框将项目中所有参数都设置为BIOVIA的默认值。

1、开始

首先启动Materials Studio并创建一个新项目。

打开New Project对话框，输入Chabazite作为项目名，单击OK按钮。

新项目将以Chabazite为项目名显示于Project Explorer中。下一步是导入要优化的分子筛片结构。Materials Studio包括各种已经搭建好的分子筛结构。在本教程中，将对菱沸石(chabazite)分子筛进行优化。

从菜单栏中选择File | Import...，打开Import Document对话框。导航至并选择Examples\Documents\3D Model\CHA.xsd文件，然后单击Open按钮。

在3D Viewer中单击右键，从弹出的快捷菜单中选择Display Style，打开Display Style对话框。单击多面体Polyhedron单选按钮，并关闭对话框。

则在3D Viewer中以多面体方式显示的CHA的结构。

菱沸石(chabazite)的单位晶胞

2、设置DMol³计算任务参数

单击Modules工具条上的DMol3按钮，选择Calculation，或在菜单栏中选择Modules | DMol3 | Calculation。

打开DMol3 Calculation对话框。

DMol3 Calculation对话框的Setup选项卡

将Task设置为Geometry Optimization。将Functional由LDA，PWC更改为LDA，VMN。

LDA/VWN泛函对于如分子筛这样的共价键固体较为合适。

单击More...按钮，打开DMol3 Geometry Optimization对话框。

DMol3 Geometry Optimization对话框

这里可以通过改变精度等级Quality或单独编辑值来设置收敛阈值。默认的Quality设置是Medium，其中的选项包括基组、积分网格和收敛阈值。在大多数情况下，选择该精度可以产生可靠的结果，同时保证计算成本合理。

保持Quality为Medium，关闭DMol3 Geometry Optimization对话框。在DMol3 Calculation对话框中，选择Electronic选项卡。

即显示DMol3 Calculation对话框中的Electronic选项卡。该选项卡中包括了与电子哈密顿算符相关的参数。

DMol3 Calculation对话框的Electronic选项卡

将研究一些可用于降低计算成本的选项。在该选项卡中，要改变的设置是k-point set和轨道截断精度Orbital cuttoff quality。

将k-point set设置为Gamma，Orbital cuttoff quality设置为Coarse。单击More…按钮，显示DMol3 Electronic Options对话框。

在Orbital Cutoff选项卡中，设置orbital cutoff的值为3.5 Å。

可在此文本框中自定义轨道截断值，从而得到比DMol3 Calculation对话框Electronic选项卡上的Orbital cutoff quality下拉列表更精确的值。

关闭DMol3 Electronic Options对话框。

提示：可在DMol3 Electronic Options对话框中对SCF和k点电子哈密顿算符参数进行更加精确的控制。

单击DMol3 Calculation对话框上的Properties选项卡。

将显示Properties选项卡，可以在优化结束后对结构的某些性质进行计算。

DMol3 Calculation对话框的Properties选项卡

勾选Electron density和Electrostatics复选框。

【系列教程】

Materials Studio官方教程：DMol3——能带结构和态密度的计算【1】

Materials Studio官方教程：DFTB+——最小能量路径的计算【1】

Materials Studio官方教程：DFTB+——模拟电子输运【1】

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