烯的意思(烯的意思和含义是什么)

语文课上的“令人制烯”

从学生初一一入学，我就强调工具书的重要性，要求学生上课时带《现代汉语词典》等工具书，使用工具书要做到拳不离手，曲不离口。

经过一周多时间，绝大多数同学都准备好了工具书，接下来的课就要带着他们用一用工具书。但采用什么样的方式切入，一直还没太想好，不想太刻意，让学生觉得是为了使用工具书而使用工具书，而要让他们在自然而然的过程中利用工具书。

课前，在班级门口的电子班牌上闪出了这样一条信息。

忽然灵机一动，哈哈，踏破铁鞋无觅处，得来全不费工夫。于是就有了下面的课堂现挂。

我在黑板上写下了这样四个字，准确说是两个汉字，两个拼音。

令 人 zhì xī

同学们都已经把工具书准备好了，这些工具书不是放在那里的摆设，而是要真正用起来，我们现在就来做一个小练习。

我刚刚在教室门口的电子班牌上看到了这样一幅图片，图片上面有这样四个字，我觉得比较有意思，现在请同学把我在黑板上写的这两个拼音通过查字典的方式，补上汉字。

注意，一个是补上这两个字，成为一个我们常用的短语。另外一个要补上的是化学课上的一个课程名称，是制造一种化合物。

第一个“窒息”很快就查到了，马上就有人上来写对了，对此学生没有异议。但第二个则发生了一些问题，因为我在讲述要求时已经明确是制造一种化合物，所以“制”这个字写对问题不大，关键是xī，写得五花八门。

第一个学生写成了“锌”，接下来的学生，有的写“锡”，还有的写“硒”。但一直没有写出正确答案。我提示他们不要仅仅使用《新华字典》，还要查一下《现代汉语词典》，可以试着查“乙xī”这个词条，会看到这是一种化合物，我依稀记得我当年学化学时，老师告诉过我们这种化合物可以作为水果催熟剂。

最终，在我的提示和帮助下，他们准确地完成了“令人制烯”这个短语的填写。由此展开来，我讲了四个知识点。

第一：语音流变

第一个同学写成了“锌”，是“xīn”和“xī”这两个读音没有区别开来。我们现在推广普通话，所以要有标准的普通话发音，我们可以以《现代汉语词典》最新版的读音作为标准。但同一个字的读音并不完全固定，一成不变，应该注意两个问题。

一个是方言问题。比如，在不同的方言区，虽然是同一个汉字，但是发音却不相同，比如，有一些地区h、f不分，这样的地区“福建人”就读成了“胡建人”；有一些地区l、n不分，于是就有了本来去了“河南”，你听起来以为出国去了“荷兰”的笑话。

另外一个是古今音问题。语音一直处在不断发展变化之中，所以有上古音，中古音等的区别，但这些并没有语音的资料，只是根据文字进行推测分析。现在我们读古诗时，还时常涉及到这个问题，比如，“远上寒山石径斜”的“斜”，“一骑红尘妃子笑”的“骑”等，大家为此争执不休。现在统一规定读今音。我个人认为，读准字音固然重要，但准确理解意思更重要。

第二：语境意识

我们从小学开始，就有关于拼音是否正确的考查，或者看拼音写词语的考查。需要注意，这一类考查从不单摆浮搁地考一个拼音或者一个字，而至少也要以一个词的形式来考查，这个词就是最小的语境。

汉字中有很多多音字，如果我们不将其放到具体的语境中，并不能判断某个多音字具体读什么音。除了多音字，也有相当数量的同音词，这时候，更要将其放到诸如语句或者段落这样的更为丰富的语境中去考查。因此我们学习一个字一个词，不能孤立地掌握它，而一定要放在具体的语境中才能更好地掌握它。

还有一个语境，不仅仅是同学熟悉的词语、句子或者段落篇章的语境，而是阅读的语境，或者说是知识储备的语境，比如，刚刚同学写成“锡”或者“硒”，而不能写出正确的“烯”，是因为缺少化学的一些知识背景，不知道化合物是什么。

第三：字源分析

回到常用的短语“令人窒息”上来，我们都知道“窒息”是呼吸困难甚至停止，但为什么“窒息”就是指喘不上气来呢？这就要有意识地从字源的角度去分析。

通过查阅网络工具书，我知道“窒”是形声字。从穴，至声。洞穴狭小阻塞，故从穴。本义:阻塞，不通。而是会意兼形声字。从心，从自，自亦声。自，鼻子。古人以为气是从心里通过鼻子呼吸的。本义：喘气；呼吸。其中“自”是象形字，甲骨文中“自”就是鼻子的形状。那为什么本来只是指鼻子的“自”后来又进一步引申为我们常用的“自己”的“自”了呢？因为我们在说自己的时候常常会指着自己的鼻子。你看，这种演变多有趣味。

当我们更深入地了解了“窒息”从字源上看是怎么回事。就能够既知其然又知其所以然了。所以，要经常查字典，使用工具书，不仅仅要有一般的常用纸质字典查阅音形义，对一些字词我们也要借助网络工具书，进一步追溯其字源，这样才能发现汉字之美。

第四：修辞问题

这个化学课上的题目，之所以引人关注，实际上隐藏了一个有意思的修辞。让我们因为这个修辞产生了很多联想，由“令人制烯”这个具体的课程内容，联想到“令人窒息”这个短语，再把这个课程内容和这个常用短语联系在一起，又会引发无尽的遐想。

这个修辞其实我们并不陌生，在同学熟悉的一些古诗文中曾经出现过，比如：“东边日出西边雨，道是无晴却有晴。”这个诗句表面看似在说晴朗之“晴”，而实际上却是在说情感之“情”。“春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干。”这个诗句表面在说蚕丝之“丝”，而实际却是在说思念之“思”。这就是谐音双关。

又比如，《易经》中有“天行健，君子以自强不息；地势坤，君子以厚德载物”的说法，这两句话可以视为中华民族之精神。而在前几年雾霾严重的时候，“自强不息”和“厚德载物”两个成语被偷偷地变换为“自强不吸”和“厚德载雾”，在调侃与无奈中，暴露了很多复杂的情绪。

【课后反思】

1.这是温故而知新的一课。对学生来说，有一些是“温故”，一些是“知新”。只“温故”不“知新”，会令学生情绪过度放松甚至厌倦，反过来只“知新”不“温故”，则无法将前后所学的内容有机勾连起来。正是这样“温故”与“知新”的不断滚动，使得学生语文素养逐步得到提升。

2.这是利用真语境的一课。学习在具体语言环境中理解和运用语言，毫无疑问是语文学习的重中之重。但在一个“假语境”或者说一个“设计的语境”之下，学生的学习效果就不一定很好。“请君入瓮”甚至“关门打狗”的教学方式，很多时候会让学生厌倦甚至憎恨。

3.这是“有意”与“无意”的一课。虽然看起来是在无意中发现了“令人制烯”这一教学资源，但实际上却是“有意为之”。所讲的内容从字音到字源再到修辞，都是常见的语文知识和基本的语文能力，也是中高考常考的内容，都有具体的试题可以印证。但学生却觉得是“无意得之”，课堂上轻松愉快。不断用“××是考试重点，务必要掌握”这样的“狼来了”的方式吓唬学生，用不了多久学生就厌倦了，就脱敏了。

4.这是培育“大语文”观念的一课。时时处处都是语文，学语文不应该有课内课外之分，课本与非课本之分，口语与书面语之分，雅言与俗语之分。凡是存在文字的地方，存在语言的地方，都是学语文的地方，要时时处处学语文，时时处处用语文。

语文课上的“令人制烯”

从学生初一一入学，我就强调工具书的重要性，要求学生上课时带《现代汉语词典》等工具书，使用工具书要做到拳不离手，曲不离口。

经过一周多时间，绝大多数同学都准备好了工具书，接下来的课就要带着他们用一用工具书。但采用什么样的方式切入，一直还没太想好，不想太刻意，让学生觉得是为了使用工具书而使用工具书，而要让他们在自然而然的过程中利用工具书。

课前，在班级门口的电子班牌上闪出了这样一条信息。

忽然灵机一动，哈哈，踏破铁鞋无觅处，得来全不费工夫。于是就有了下面的课堂现挂。

我在黑板上写下了这样四个字，准确说是两个汉字，两个拼音。

令 人 zhì xī

同学们都已经把工具书准备好了，这些工具书不是放在那里的摆设，而是要真正用起来，我们现在就来做一个小练习。

我刚刚在教室门口的电子班牌上看到了这样一幅图片，图片上面有这样四个字，我觉得比较有意思，现在请同学把我在黑板上写的这两个拼音通过查字典的方式，补上汉字。

注意，一个是补上这两个字，成为一个我们常用的短语。另外一个要补上的是化学课上的一个课程名称，是制造一种化合物。

第一个“窒息”很快就查到了，马上就有人上来写对了，对此学生没有异议。但第二个则发生了一些问题，因为我在讲述要求时已经明确是制造一种化合物，所以“制”这个字写对问题不大，关键是xī，写得五花八门。

第一个学生写成了“锌”，接下来的学生，有的写“锡”，还有的写“硒”。但一直没有写出正确答案。我提示他们不要仅仅使用《新华字典》，还要查一下《现代汉语词典》，可以试着查“乙xī”这个词条，会看到这是一种化合物，我依稀记得我当年学化学时，老师告诉过我们这种化合物可以作为水果催熟剂。

最终，在我的提示和帮助下，他们准确地完成了“令人制烯”这个短语的填写。由此展开来，我讲了四个知识点。

第一：语音流变

第一个同学写成了“锌”，是“xīn”和“xī”这两个读音没有区别开来。我们现在推广普通话，所以要有标准的普通话发音，我们可以以《现代汉语词典》最新版的读音作为标准。但同一个字的读音并不完全固定，一成不变，应该注意两个问题。

一个是方言问题。比如，在不同的方言区，虽然是同一个汉字，但是发音却不相同，比如，有一些地区h、f不分，这样的地区“福建人”就读成了“胡建人”；有一些地区l、n不分，于是就有了本来去了“河南”，你听起来以为出国去了“荷兰”的笑话。

另外一个是古今音问题。语音一直处在不断发展变化之中，所以有上古音，中古音等的区别，但这些并没有语音的资料，只是根据文字进行推测分析。现在我们读古诗时，还时常涉及到这个问题，比如，“远上寒山石径斜”的“斜”，“一骑红尘妃子笑”的“骑”等，大家为此争执不休。现在统一规定读今音。我个人认为，读准字音固然重要，但准确理解意思更重要。

第二：语境意识

我们从小学开始，就有关于拼音是否正确的考查，或者看拼音写词语的考查。需要注意，这一类考查从不单摆浮搁地考一个拼音或者一个字，而至少也要以一个词的形式来考查，这个词就是最小的语境。

汉字中有很多多音字，如果我们不将其放到具体的语境中，并不能判断某个多音字具体读什么音。除了多音字，也有相当数量的同音词，这时候，更要将其放到诸如语句或者段落这样的更为丰富的语境中去考查。因此我们学习一个字一个词，不能孤立地掌握它，而一定要放在具体的语境中才能更好地掌握它。

还有一个语境，不仅仅是同学熟悉的词语、句子或者段落篇章的语境，而是阅读的语境，或者说是知识储备的语境，比如，刚刚同学写成“锡”或者“硒”，而不能写出正确的“烯”，是因为缺少化学的一些知识背景，不知道化合物是什么。

第三：字源分析

回到常用的短语“令人窒息”上来，我们都知道“窒息”是呼吸困难甚至停止，但为什么“窒息”就是指喘不上气来呢？这就要有意识地从字源的角度去分析。

通过查阅网络工具书，我知道“窒”是形声字。从穴，至声。洞穴狭小阻塞，故从穴。本义:阻塞，不通。而是会意兼形声字。从心，从自，自亦声。自，鼻子。古人以为气是从心里通过鼻子呼吸的。本义：喘气；呼吸。其中“自”是象形字，甲骨文中“自”就是鼻子的形状。那为什么本来只是指鼻子的“自”后来又进一步引申为我们常用的“自己”的“自”了呢？因为我们在说自己的时候常常会指着自己的鼻子。你看，这种演变多有趣味。

当我们更深入地了解了“窒息”从字源上看是怎么回事。就能够既知其然又知其所以然了。所以，要经常查字典，使用工具书，不仅仅要有一般的常用纸质字典查阅音形义，对一些字词我们也要借助网络工具书，进一步追溯其字源，这样才能发现汉字之美。

第四：修辞问题

这个化学课上的题目，之所以引人关注，实际上隐藏了一个有意思的修辞。让我们因为这个修辞产生了很多联想，由“令人制烯”这个具体的课程内容，联想到“令人窒息”这个短语，再把这个课程内容和这个常用短语联系在一起，又会引发无尽的遐想。

这个修辞其实我们并不陌生，在同学熟悉的一些古诗文中曾经出现过，比如：“东边日出西边雨，道是无晴却有晴。”这个诗句表面看似在说晴朗之“晴”，而实际上却是在说情感之“情”。“春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干。”这个诗句表面在说蚕丝之“丝”，而实际却是在说思念之“思”。这就是谐音双关。

又比如，《易经》中有“天行健，君子以自强不息；地势坤，君子以厚德载物”的说法，这两句话可以视为中华民族之精神。而在前几年雾霾严重的时候，“自强不息”和“厚德载物”两个成语被偷偷地变换为“自强不吸”和“厚德载雾”，在调侃与无奈中，暴露了很多复杂的情绪。

【课后反思】

1.这是温故而知新的一课。对学生来说，有一些是“温故”，一些是“知新”。只“温故”不“知新”，会令学生情绪过度放松甚至厌倦，反过来只“知新”不“温故”，则无法将前后所学的内容有机勾连起来。正是这样“温故”与“知新”的不断滚动，使得学生语文素养逐步得到提升。

2.这是利用真语境的一课。学习在具体语言环境中理解和运用语言，毫无疑问是语文学习的重中之重。但在一个“假语境”或者说一个“设计的语境”之下，学生的学习效果就不一定很好。“请君入瓮”甚至“关门打狗”的教学方式，很多时候会让学生厌倦甚至憎恨。

3.这是“有意”与“无意”的一课。虽然看起来是在无意中发现了“令人制烯”这一教学资源，但实际上却是“有意为之”。所讲的内容从字音到字源再到修辞，都是常见的语文知识和基本的语文能力，也是中高考常考的内容，都有具体的试题可以印证。但学生却觉得是“无意得之”，课堂上轻松愉快。不断用“××是考试重点，务必要掌握”这样的“狼来了”的方式吓唬学生，用不了多久学生就厌倦了，就脱敏了。

4.这是培育“大语文”观念的一课。时时处处都是语文，学语文不应该有课内课外之分，课本与非课本之分，口语与书面语之分，雅言与俗语之分。凡是存在文字的地方，存在语言的地方，都是学语文的地方，要时时处处学语文，时时处处用语文。

聊一聊结构优化

前言

结构优化的过程是获得合理结构的过程。所谓合理的结构，大多数场景下为在某些限制下能量更低的结构。这些限制，可以是结构维度的限制(比如限制为二维材料)、晶格的限制(比如施加了应变、放置于衬底上)、元素分布的限制(比如进行吸附时要求吸附物的空间分布)、对称性的限制(比如双层二维材料不同的堆垛方式导致体系对称性不同)。若使用不合理的结构进行后续的计算，比如体系能量、电子结构、磁态的计算结果就会出现较大的误差甚至是致命错误。

一、对结构优化影响较大的计算参数

1、一些解释：

1) 弛豫：在本文里即为结构优化的意思。

2) 电子步：自洽迭代时一次迭代称作一个电子步。

3) 离子步：一次自洽计算称作一个离子步。自洽计算通常需要进行多步迭代，即一个离子步包含多个电子步。

4) 分步优化：在结构优化时，可以先使用较低精度的参数组合，快速获得一个较为合理的结构；然后再使用更高精度的参数组合进一步优化，直至获得合理的结构。这里的分步即是多次结构优化计算。所谓的较为合理的结构，其反面对应的是离合理情况较远的的结构，常见的有：未弛豫的间隙原子掺杂、空位原子、表面小分子吸附、手动搭建的新结构等。特别是对于构建了缺陷的大体系，使用分步优化甚至可以节省一半以上的计算耗时。关于分步优化的进一步讨论见下文。

5) k-spacing：在倒空间中在 ka，kb，kc 三个倒格矢上相邻 k 点的距离，由 KPOINTS 文件控制。

6) 如何获得初始结构 POSCAR：

从现有的材料数据库中导出 cif 文件，然后使用 VESTA 或者 VASPKIT 把 cif 文件转换为 POSCAR 格式的文件。常用数据库有：

https://materialsproject/#search/materials/http://www.aflowlib/https://materials.springer/periodictable#

基于现有结构搭建。有许多软件都可以用于建模，常用的有 Materials Studio (简称 MS) 。使用 MS 建好模型后，导出 cif 文件，然后使用 VESTA 或者 VASPKIT 把 cif 文件转换为 POSCAR 格式的文件。

7) 结构优化的过程见下列简单的流程图 (简单绘画，一些不当的细节请忽略)：VASP 会对当前结构进行自洽迭代获得该结构的电荷密度，计算该结构的能量和原子受力，然后判断是否达到结构优化收敛判据。若没达到，则生成新结构，使用新结构进行自洽计算 … 如此往复，直至达到收敛判据或者达到设定的最大离子步数 (NSW 控制)，计算退出。如何判断弛豫是否完成见下文 “结构优化需要收集的信息” 。

8) 备注：个人只使用过负的 EDIFFG，在此不考虑正数 EDIFFG 的情况。

2、PREC、ENCUT、EDIFF、KPOINTS 这四个参数会显著影响电子迭代的速度、以及得到的结果的精度。自洽迭代的精度会进一步影响各个原子上受力的精度。

1) 对于大体系或者离合理结构较远的体系的结构优化，强烈建议进行分步优化。个人常用的分步优化方案见下文 “个人常用分步优化方案” 。

2) 注意：k-spacing 为倒空间中 k 点的间隔，也表达了倒空间中 k 点密度， k-spacing 越小，k 点密度越高。需要提醒的是，有的帖子里通过 ka (其中a为a方向/b方向/c 方向的晶格常数，k 为该方向晶格对应倒格矢方向的 k 点数目) 来预判 KPOINTS 中给定的 k 点间隔/k点密度。这种方法对于正交晶系是适用的，1/ka 即为 k-spacing。根据倒格矢定义，a 方向晶格矢量 a ⃗ 与该方向倒格矢 (k_a ) ⃗ 点乘为 1。注意，是矢量点乘为1。在正交晶系中，正格矢和倒格矢方向相同，使得倒格矢大小即为正格矢的倒数，因此该方法可以使用。但对于非正交晶系不建议使用这种方法。原因是：对于非正交晶系， a ⃗ 不一定与 (k_a ) ⃗ 在同一方向上。正晶格夹角越偏离 90°，a ⃗ 不变的前提下，|(k_a ) ⃗ | 越大。用下面截图的方法预判 k 点密度越离谱。(若对这一讨论有疑问，建议找几个属于不同晶系的结构手动算一下 k 点间隔)。

注：k_a 中a代表下标，上面箭头是表示矢量，下文同。

3、ISPIN 参数确定自洽计算是否考虑自旋极化。若考虑自旋极化，自旋向上和自旋向下的电子将被当作不同的对象进行处理，此时电子步耗时会增加 (有时还会导致自洽迭代步数增加，甚至导致自洽迭代不收敛) 。对于暂不确定是否有磁性的体系，建议在结构优化时打开 ISPIN =2，并设置合理的 MAGMOM 值。若进行分步优化，我自己在第一步低精度优化时会考虑关掉自旋极化 (即 ISPIN = 1) (对于小体系，我可能会在此时直接打开 ISPIN=2 ) ，而在后面高精度结构优化时打开 ISPN=2。

4、ALGO、IMIX (及 IMIX 相关参数) 控制电子自洽迭代的算法，既影响每一步电子步耗时，也影响自洽收敛所需电子步数。关于这一参数的具体讨论可参考本人的帖子《加快磁性材料电子迭代收敛经验小结》。

5、LREAL 同样会影响电子迭代速度和计算精度。贴一段手册中对这一参数的描述：We recommend to use the real-space projection scheme for systems containing more than 20 atoms.

1) 根据手册描述，若体系原子大于 20 个，可以考虑使用 LREAL=Auto。

2) 若关注的性质需要误差很小，比如极小的带隙 (meV 范围)，磁各向异性能 (多在 μeV 范围内)，建议使用 LREAL=.FALSE. 。

3) 同样，若做分步优化，在第一步粗精度优化时，若体系原子大于 20 个，个人会考虑使用 LREAL=Auto。

6、EDIFFG，负值为每个原子上的最大受力。若体系中每个原子受力小于该值，则判断为达到结构优化要求，完成计算。若做分步优化，在第一步粗精度优化时，个人常用 EDIFFG=-0.05 ~ -0.08，最后的精优化常用 EDIFFG=-0.01。

7、NSW，结构优化中最大离子步数。若计算 NSW 步离子步后，结构优化依然不收敛，则退出计算。若做分步优化，在第一步粗精度优化时，根据个人经验，NSW 最大设成 200 即可。第一步粗优化跑完 200 步依然不收敛也没有关系，此时我们的目的 (获得较合理的结构) 已经达到了，可以考虑进行下一步的精优化。

8、ISYM，控制自洽迭代时是否需要考虑对称性。结构优化时多用 ISYM=0 或 ISYM=2。设置 ISYM=2 打开对称性的话，VASP 中会涉及如下操作：

1) 确定结构的对称性：结构所属的布拉维晶格类型、点群和空间群。

2) 布拉维格子类型在 OUTCAR 中“LATTPY”关键字后面打印出来 (阅读 VASP 源代码可知)。

3) 在 “LATTPY” 关键字后面几十行，打印了体系所属点群信息 (其中包括 static configuration 和 dynamic configuration，我目前还不确定这两个具体都有什么区别) 。

4) 如果体系打开了自旋极化 (ISPIN=2)，还会给出考虑了磁态后所属的点群。MAGMOM 的设置会影响这一对称性。要提一句的是，MAGMOM 的正负值不影响磁态所属点群，其绝对值才影响磁态所属点群。以 CrI3 结构为例，CrI3 属于 D3d 点群。若 MAGMOM = 6*0 2*3，此时磁态属于 D3d 点群。若把其中一个 Cr 原子初始磁矩设为设为负数，即 MAGMOM = 6*0 3 -3，此时磁态依然属于 D3d 点群。若改变一下 Cr 原子初始磁矩大小，比如 MAGMOM=6*0 3 3.5，此时磁态属于 D3 点群。

5) 确定考虑了对称性后用于计算的不可约 K 点，查看 IBZKPT 文件可见。此时用于计算的 K 点个数减少，电子步耗时将减少，计算速度加快。

9、若还未确定合理结构所属对称性：在进行分步优化，个人建议在第一步粗优化时不要加上对称性 (即设置 ISYM=0) 。关于对称性的更具体讨论见下文。

10、IBRION，控制产生新结构的算法。若进行分步优化，个人在第一步粗优化时使用 IBRION=2。若认为当前结构离合理结构比较接近，个人会考虑换用 IBRION=1。IBRION 参数的说明从手册中摘抄如下：

IBRION=1：对于初始结构接近局域极小时是最好的选择IBRION=2：比较可靠，弛豫困难时，推荐使用IBRION=3：对非常糟糕的初始结构进行弛豫时可考虑使用

11、ISIF，在产生新结构时，决定晶胞和原子如何变化。手册中有一个表格说明了不同 ISIF 值对应什么意思，此处不再摘抄下来。我个人常用的 ISIF 解释如下：

1) ISIF=2：保持晶格常数不变，仅弛豫原子。施加双轴应变进行结构优化，或者弛豫零维体系时，就需要使用 ISIF=2。一些复杂体系弛豫时，为了加快结构优化，第一步粗优化也可以考虑使用 ISIF=2 弛豫后，再在后面的精优化中使用 ISIF=3。

2) ISIF=3：在弛豫原子时，也弛豫晶格。在弛豫晶格时，可以通过修改 VASP 源代码 constr_cell_relax.F 文件，实现一些 VASP 手册中没有提到的结构优化方式，比如固定某个晶格的优化，具体讨论见下文。在计算二维材料时，在设置了足够大的真空层后，个人喜欢使用 ISIF=3，并在优化时固定住 c 方向晶格 (真空层位于 c 方向) 。

12、POTIM，(简单理解为) 在产生新结构时，控制原子移动的距离。VASP 会根据原子上的受力以及 POTIM 计算原子移动的距离。POTIM 越大，原子移动的距离越大。

1) 在作分步优化时，对于极度不合理的结构，第一步粗优化个人有时会考虑设置增大 POTIM 值 (如 POTIM=0.2)，加快原子移动到较合理的位置。

2) 若结构经多次弛豫依然无法收敛，此时结构可能离合理结构非常接近，但一直在势能极小值点附近振荡，此时将 POTIM 值调小，使用 IBRION=1 会有助于结构的收敛。

二、几种常见情况及讨论

1、对称性的影响：在结构优化过程中，对称性极为重要。寻找合理结构的过程，一方面也是确定结构对称性的过程。对称性主要影响三个方面：

1) 计算速度：

考虑了对称性后，只需要使用简约区内的 k 点进行积分计算，电子步耗时缩短。同时，原子受力也会受到对称性的影响，原子只能在对称性允许的方向上移动，保证结构的对称性不会降低 (在弛豫过程中，结构对称性可以升高，但不会降低) 。一般情况下，给体系加上合理的对称性会使得体系更快收敛到合理的结构。但若加上不合理的对称性，会导致以下两个问题。在个人常用分步优化方案中说明了如何寻找结构合理的对称性。

2) 体系的合理性：

a) 在搭建新结构时，以某纯平面二维材料中掺入过渡金属 (TM) 为例。如果在初始搭建模型时，TM 与二维材料处于同一平面，那么在弛豫时，(即使不加对称性 ISYM=0) ，TM 在垂直平面方向受力始终为0，弛豫后整个材料依然会保持纯平面的结构。但如果 TM 稍微突出二维材料平面，弛豫后 TM 及其附近的二维材料出现较大起伏。两种结构的能量对比如下表，此时后者体系能量明显低于前者。

b) 往体系中掺杂间隙原子 (比如上例) ，或者从已有结构做元素替换成新结构 (比如从 MoS2 出发把 Mo 替换成其他 TM，或者把一部分的 S 替换成其他元素) ，个人建议在构建初始结构时，手动移动某些关键原子，尽量使得结构只具有 P1 对称性，避免初始结构处于势能面上某些特殊点。这样往往可以获得能量更低的结构。

3) 对电子结构(主要是对与能带相关的量)的影响：以石墨烯为例。如果关注石墨烯布里渊区高对称点 K 点处的性质。如果在结构优化时，没有找到正确的对称性 (D6h)，而 VASP 给确定成了 C2h 对称性。C2h 对称性的石墨烯晶格常数 a ≠ b，格矢 a 和 b的夹角可能与 120°存在一定偏差，这会导致该结构倒空间中的高对称点 K 点与真正的 K 点 (D6h 对称性的石墨的 K 点) 有偏离，进一步导致与 K 点有关的量存在计算误差。而这个误差，是可以通过给结构加上正确的对称性完全避免的。

2、个人常用分步优化方案：对于基于现有结构产生的新结构 (比如构造缺陷，元素替换，原子位置调整) 和纯粹手搭的全新结构，常常需要多次优化才能获得合理结构。以两步优化为例，个人常用优化方案如下：

1) Step1：手动微调一些原子，使其只具有 P1 对称性 (比如在 MS 中以 0.01Å 的精度找到的对称性为 P1 )。

PREC = MISPIN = 1EDIFF = 1E-04 (若体系较小或者认为离合理结构较近，考虑使用 1E-05)EDIFFG = -0.05 (若体系较小或者认为离合理结构较近，考虑使用 -0.03；若体系很大，考虑使用 -0.08)LREAL = Auto (原子数目大于 20 使用 Auto，小于 20 使用 .FALSE.)NSW = 200IBRION = 2ISIF = 3 (有的时候使用 ISIF = 2 也是不错的选择)IEAR = 0, SIGMA = 0.1ISYM = 0K-spacing = 0.03Å-1 ~ 0.04Å-1

2) Step2：将 step1 获得的结构导入 MS 中，按照 0.05 Å ~ 0.1Å 的精度寻找对称性并加上该对称性。该对称性可能会是体系合理的对称性。

PREC = NISPIN = 2 (若认为体系没有磁性，可使用 ISPIN = 1)EDIFF = 1E-06 EDIFFG = -0.01LREAL = Auto (原子数目大于 20 使用 Auto，小于 20 或者想进一步提高计算精度，则使用 .FALSE.)NSW = 200IBRION = 2ISIF = 3IEAR = 0, SIGMA = 0.1 (见下面讨论)ISYM = 2K-spacing = 0.02Å-1 ~ 0.025Å-1POTIM (可以不调整，若体系多次优化依然不收敛，使用更小的 POTIM 值)

3) 在 step1 的基础上，可以大致判断出体系为金属还是半导体，判断方法见本人帖子《加快磁性材料电子迭代收敛经验小结》。根据体系是半导体还是金属，调整 IEAR 和 SIGMA。

半导体：IEAR=-5金属：IEAR=1，SIGAM=0.1。可以继续使用 IEAR=0，但是需要根据 EENTRO 设置合理的 SIGMA 值。对于金属，根据 step1 中最后的 EENTRO 值调整 SIGMA 值，尽可能使得 EENTRO/atom 在 1meV ~ 2meV。(SIGMA 越大，EENTRO 最大)。

4) 每一步需要收集相应的信息，见下文。如果 POSCAR 和 CONTCAR 的晶格常数差别较大，优化过程中使用的平面波对 CONTCAR 的描述可能已经有较大的偏差，(即使在 step2 中弛豫收敛了) 需要考虑使用 CONTCAR 进一步优化。个人常用的标准为 1% (即 POSCAR 和 CONTCAR 晶格常数只差的最大值)。

3、已有结构的优化：对于已知对称性的结构，可以直接加上其对称性，使用合理的晶格常数进行优化。

4、固定某个晶格的优化：通过修改 VASP 源代码 constr_cell_relax.F 文件，实现一些 VASP 手册中没有提到的结构优化方式，比如固定特定晶格的优化 (目前个人认为也能够实现固定特定晶格夹角的优化，未来若实现了这一功能，会发布详细的讨论及说明) 。如何实现固定特定晶格的优化，可以参考刘锦程博士的博文：/d/file/gt/2023-05/igftyusnian 。需要提醒的是：

1) OPTCELL 文件中 0 和 1 之间是没有空格的。

2) 刘锦程博士的博文中还讨论了一种情况：将 OPTCELL 中上三角矩阵元设为 0 可以使得在弛豫过程中晶胞晶格不发生转动。但个人认为这么做可能存在一定的风险。具体讨论如下：

a) 简单起见，假设晶格 c 轴垂直于 ab 轴平面。同时假设 a 轴沿笛卡尔坐标系 x 轴正方向（即 L_ax > 0），b 轴 x 方向分量 L_bx > 0 且 y 方向分量 L_by > 0。示意图如下：

b) 格矢变换矩阵为：其中 F 矩阵为 FCELL 矩阵，L 矩阵为 A_OLD 矩阵，其中正数标记为绿色。

c) 在 L_ax、L_bx、L_by 均大于 0 的情况下，在 F 矩阵元取不同值时，等式右边晶格增量矩阵中 a 晶格在 x 和 y 方向的增量：F_ax*L_ax+F_ay*L_bx 和 F_ay*L_by ，可能是正值也可能是负值，一共有四种情况，见下图。

d) 若将 F_ay 矩阵元置零，则 a 晶格在 x 和 y 方向的增量分别从 F_ax*L_ax+F_ay*L_bx 和 F_ay*L_by 退化为 F_ax*L_ax 和 0。这时除了 y 方向增量被置零，x 方向的增量也受到了影响。若 F_ax > 0，对应 F_ax*L_ax> 0，此时若 F_ay < 0，是有可能导致 F_ax*L_ax+F_ay*L_bx<0 的。也就是说，将 F_ay 矩阵元置零前后，a 晶格在 x 方向增量正负值可能会不一样，导致 a 晶格朝着相反的方向变化。

三、结构优化后需要收集的信息

1、在完成结构优化后，务必要搜集整理好相关的信息。下图为本人结构优化完成后使用脚本获得的基本信息。截图中每个量的含义介绍如下。判断结构是否完成弛豫主要看下面标红色的指标。

1) E0：OUTCAR 中最后一个 energy(sigma->0) 对应的能量。为最后给出的体系的能量

2) EENTRO：OUTCAR 中最后一个 EENTRO 值。为最后给出的体系的 “熵” 值。

3) require：搜索 OUTCAR 中是否打印了 【reached required accuracy - stopping structural energy minimization】 这一句话。若有，则说明弛豫收敛了，显示 “reached” 。

4) pressure：OUTCAR 中最后一个 external pressure 对应的值。对于不加压计算，其绝对值通常小于 1。

5) time：OUTCAR 中 Elapsed time 对应的时间。为计算耗时。

6) MAGNE：OSZICAR中最后一个 mag 对应的能量。为最后给出的体系的总磁矩。

7) Edisp：OUTCAR 中最后一个 Edisp 对应的能量。为考虑了 vdw 校正，最后给出的 vdw 校正能量。若不设置 vdw 校正，则输出 “--” 。

8) Pullay：OUTCAR 中最后一个 Pullay stress 对应的值。不加压计算，该值为 0。

9) sta_sym、dyn_sym、mag_sym：分别为 static configuration、dynamic configuration、magnetic configuration 对应的点群。

10) diff(%)：三个格矢三个分量以及各个晶格常数 (POSCAR - CONTCAR)/POSCAR 值。在 Total 一栏中的值若大于 1%，我个人会考虑再次优化。

11) subt(A)：三个格矢三个分量以及各个晶格常数 (POSCAR - CONTCAR) 值。

2、若体系弛豫是打开了自旋极化 (ISPIN=2)，还需要搜集整理磁矩相关的信息。

mag_tot：OSZICAR中最后一个 mag 对应的能量。为最后给出的体系的总磁矩。即为上一个截图中的 MAGNE。ISPIN：若设置了 ISPIN=1，或者每个原子磁矩绝对值都小于 0.01，则该值为 1。atom_nam：元素符号。atom_mag：OUTCAR 中最后一个离子步结束后给出的原子磁矩。

3、下图为个人将上述信息简要记录到 word 文件中所用的模板：

4、上述两个截图均由脚本生成，脚本稍后会上传至 qq 群 (432953524，DFT计算之家-砥砺前行)。

四、其它讨论

1、结构优化给出的态密度是否可用：阅读手册 DOSCAR 的介绍部分，可以看到在弛豫时，DOSCAR 包含的是平均 DOS。手册不建议使用弛豫时的 DOSCAR。“For dynamic simulations and relaxations, an averaged DOS and an averaged integrated DOS is written to the file.… Mind: For relaxations, the DOSCAR is usually useless.”。个人认为，如果弛豫时离子步只跑了很少的步数 (比如 20 步以内)，结构没有发生较大变化，即弛豫过程体系电子结构没有发生较大变化，可以通过弛豫输出的 DOSCAR 获得体系的 DOS，从而大概判断体系为金属还是半导体，带隙大小。

2、结构优化给出的能量是否可用：如果在弛豫过程中，晶格变化较小 (比如晶格常数相差 5% 以内，晶格夹角相差 5% 以内)，结构没有发生较大的变化，可以使用弛豫给出的体系能量做一些快速判断 (比如吸附能，铁磁反铁磁能量差)。更进一步，弛豫在 20 步以内快速收敛，且晶格变化非常小 (1% 以内)，结构优化给出的数据与后续静态计算给出的数据几乎是一样的。下表为某体系吸附小分子的吸附自由能比较，可以看到分别使用弛豫和自洽计算的能量获得的吸附自由能相差在 1meV 以下。需要进一步说明的是，若要获得更加准确的能量，建议增加 K 点进行自洽计算。

五、总结

1、结构优化的重要性无论如何强调都不为过。

2、一定要花时间做各种检查：计算前检查初始文件，计算中检查弛豫过程，计算后检查结构及各种指标。

3、一定要花时间记录好弛豫后的信息，特别是对于磁性体系，强烈建议记录好结构的磁矩信息。之后的计算，包括单点能计算，能带计算，声子谱计算，都应该检查自洽结束后输出的磁矩信息，确保体系收敛到了弛豫给出的磁态。

VASP计算常见问题有效解决方法