第一篇：山地災(zāi)害計算模擬_報告

首先簡單談一下高切坡超前支護研究：針對人類工程活動，特別是工程建設(shè)引發(fā)滑坡災(zāi)害問題，提出了危險性高切坡超前支護的設(shè)計思想，系統(tǒng)地研究了開挖高邊坡穩(wěn)定性的超前診斷方法、解析了超前支護結(jié)構(gòu)與高切坡巖土體相互作用機制，建立了危險性高切坡超前支護設(shè)計的理論和方法。同時研發(fā)多10余種開挖邊坡超前支護關(guān)鍵技術(shù)，并廣泛應(yīng)用于西藏公路邊坡工程實踐，并且編寫了《高切坡穩(wěn)定性的超前診斷與超前支護關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計施工指南》。其中高切坡如圖1所示。

圖1 危險性高切坡

超前支護是指在人工邊坡形成之前，首先對其進行危險性評價，若判定該開挖形成的人工邊坡屬于危險性邊坡（不穩(wěn)定邊坡），特別是在施工過程中就可能發(fā)生變形破壞的人工邊坡，在邊坡形成之前進行支護，待支護工程完成后，再進行邊坡開挖，這樣一種提前支護的方法，稱為超前支護。超前支護是在土體未受擾動情況下進行支護，可采用原狀土樣的抗剪強度指標(biāo)，按主動土壓力理論計算作用在結(jié)構(gòu)上的推力荷載。因而比開挖后進行支護（采用損傷土樣強度指標(biāo)）或是已發(fā)生滑坡再進行抗滑結(jié)構(gòu)支護（采用滑面土體的殘余強度指標(biāo)）情況下的推力荷載要小許多，因而更為經(jīng)濟。這里提出了兩個問題，分別是危險性高切坡如何診斷和危險性高切坡如何超前支護。

針對這兩個問題，下面簡單說說是怎樣解決這兩個關(guān)鍵問題的。第一，危險性高切坡超前診斷理論與技術(shù)是運用了邊坡穩(wěn)定分析的極限分析方法。極限分析在上世紀(jì)50年代初已由Drucker等運用到土力學(xué)中，而自從1975年W.F.Chen的專著《極限分析與土體塑性》問世以來，巖土極限分析方法得到了快速發(fā)展。極限分析借助塑性理論中的上限定理和下限定理來確定解的范圍，通過求得最高的下限解和最低的上限解來縮小這個范圍，從而得到接近真實的解。具體的分析方法有基于M-C準(zhǔn)則土質(zhì)高切坡穩(wěn)定性的超前診斷、基于Hoek-Brown準(zhǔn)則巖質(zhì)高切坡穩(wěn)定性的超前診斷、基于非線性破壞準(zhǔn)則高切坡穩(wěn)定性的超前診斷、層狀巖質(zhì)高切坡穩(wěn)定性的超前診斷、根據(jù)巖質(zhì)邊坡巖體質(zhì)量指標(biāo)（RMR）確定邊坡穩(wěn)定和根據(jù)Barker方法確定土質(zhì)高切坡極限開挖高度。

為了解決危險性高切坡如何超前支護這個關(guān)鍵問題，首先需要對高切坡超前支護新型結(jié)構(gòu)研究及其作用機理進行研究，具體的研究有高切坡超前支護樁作用機理研究、高切坡超前支護錨桿作用機理研究、預(yù)應(yīng)力錨索抗滑擋墻、新型高切坡超前支護樁。危險性高切坡超前支護的技術(shù)有路堤邊坡抗滑樁超前支護技術(shù)、微型鋼管樁超前支護技術(shù)、路基缺失段微型鋼管樁超前支護技術(shù)。高切坡超前支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算方法研究的方式有巖質(zhì)高切坡預(yù)應(yīng)力錨索超前支護研究和基于非線性破壞準(zhǔn)則超前支護樁加固高切坡設(shè)計。

下面談?wù)劷涤昊聻?zāi)害預(yù)測預(yù)報，它是通過建立模型來進行預(yù)報的。雨滑坡災(zāi)害預(yù)測預(yù)報所使用的模型有坡地水文模型、邊坡降雨入滲模型和邊坡地表徑流與地下水耦合分析。其中坡地水文模型包括區(qū)域坡地水文模型、Renzo Rosso模型（2006）、SINMAP 模型（2002）、Iverson 模型（2000）、Arnone模型（2010）。

下面簡單談?wù)剰娬饚н吰挛灰瓶刂圃O(shè)計與柔性防護，它主要有地震邊坡及其防護結(jié)構(gòu)破壞模式、地震滑坡分布預(yù)測的概率模型、強震荷載下邊坡屈服加速度與永久位移預(yù)測以及強震帶邊坡柔性支護技術(shù)。大量邊坡工程結(jié)構(gòu)破壞表明：邊坡安全系數(shù)控制設(shè)計理論與剛性支護結(jié)構(gòu)不適應(yīng)強震帶邊坡防治工程的需要。為此，提出了強震帶邊坡位移控制設(shè)計與柔性防護技術(shù)。這項技術(shù)建立了強震荷載下各類邊坡防治結(jié)構(gòu)臨界屈服加速度與永久位移計算方法；初步確立了強震帶邊坡工程的位移控制設(shè)計理論；研發(fā)了多種強震帶邊坡工程柔性防護技術(shù)。

下面簡單說說崩塌滾石災(zāi)害形成演化機理與防治，崩塌滾石災(zāi)害是5.12汶川地震引發(fā)的主要次生地質(zhì)災(zāi)害，也是災(zāi)后恢復(fù)重建的難點，我國在崩塌滾石災(zāi)害基礎(chǔ)研究較為薄弱，災(zāi)害防治缺乏相應(yīng)的規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)。為此，我們開展了地震災(zāi)區(qū)崩塌滾石災(zāi)害減災(zāi)理論研究。取得了以下成果：

1、建立了滾石沖擊力計算方法；

2、提出了滾石坡面運動軌跡預(yù)測；

3、研究了滾石沖擊荷載下防護結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)；

4、研發(fā)了多種耗能減震滾石防護結(jié)構(gòu)；

5、系統(tǒng)構(gòu)建了滾石災(zāi)害防治技術(shù)體系。

頻頻發(fā)生大型地質(zhì)災(zāi)害凸顯了減災(zāi)能力的不足，究其原因可以歸結(jié)為三個問題：（1）地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生在哪里（2）地質(zhì)災(zāi)害什么時候發(fā)生（3）地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生之后會造成多大的破壞和損失。在當(dāng)前認知水平下，要對潛在地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生時候做出準(zhǔn)確預(yù)報還不現(xiàn)實。為滿足國家減災(zāi)的需要，應(yīng)把地質(zhì)災(zāi)害的研究重點放在災(zāi)害發(fā)生之后會造成多大危害方面，解決地質(zhì)災(zāi)害如何運動？如何堆積？對地質(zhì)災(zāi)害危害區(qū)域進行有效預(yù)測、劃定危害范圍、確定其流動強度包括：運動速度、堆積厚度、沖擊能量等動力參數(shù)；研究地質(zhì)災(zāi)害對工程結(jié)構(gòu)的沖擊損傷機理研究，建立地質(zhì)災(zāi)害易損性評價的可靠方法，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建基于地質(zhì)災(zāi)害動力過程的風(fēng)險評估方法是目前最為有效的防災(zāi)減災(zāi)手段。

地質(zhì)災(zāi)害動力過程研究是目前國內(nèi)外研究的熱點問題，主要數(shù)值方法：離散元方法和DDA方法；流體動力學(xué)方法。其中流體動力學(xué)方法以其良好的物理力學(xué)基礎(chǔ)而更受歡迎。主要難點是非牛頓流體、多相流、相變、內(nèi)部復(fù)雜的作用力、質(zhì)量不守恒、規(guī)模大、歷時短等。此處提出了三個問題，如何提高算法精度，來更好的捕獲運動過程中的突變現(xiàn)象，以適應(yīng)地質(zhì)災(zāi)害復(fù)雜的地形地貌條件；如何提高計算速度，解決大尺度地質(zhì)災(zāi)害龐大計算量問題；如何更好的考慮運動物理模型，使計算能夠更好的逼近真實物理過程。

第二篇：山地災(zāi)害治理的探索與思考

山地災(zāi)害治理對策思考

龍鎮(zhèn)鄉(xiāng)—田定國

山地災(zāi)害特指只在山區(qū)發(fā)生的自然災(zāi)害，是山區(qū)自然環(huán)境發(fā)展演化與人類經(jīng)濟活動共同作用的產(chǎn)物。主要有泥石流、山洪、滑坡、崩塌等，一旦發(fā)生將對人民的生命、財產(chǎn)安全構(gòu)成較大的危害。

我縣是一個多山的地區(qū)，山區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，生態(tài)環(huán)境脆弱；隨著山區(qū)建設(shè)速度加快，生態(tài)環(huán)境遭到破壞，泥石流、滑坡、崩塌、山洪等山地災(zāi)害暴發(fā)較為頻繁，給人民群眾的生命和財產(chǎn)安全帶來了較為嚴重威脅。抓好山地災(zāi)害防治是當(dāng)前工作中十分緊迫和重要的任務(wù)。

一、山地災(zāi)害的現(xiàn)狀成因

我縣的地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加之人為因素，目前我縣的山地災(zāi)害現(xiàn)狀不容樂觀，主要表現(xiàn)在：一是地質(zhì)地貌方面的，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖層褶皺斷裂發(fā)育，新構(gòu)造運動強烈，為山地災(zāi)害形成和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。地層變形強烈，巖石破碎，成長為斷裂破碎帶，較易形成泥石流、滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。地貌條件是山地災(zāi)害形成的內(nèi)在因素，來青藏高原和其它山地強烈隆起，階梯轉(zhuǎn)折斜坡地帶、大山系及其邊緣地帶，容易形成泥石流、滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害；二是暴雨山洪是山地災(zāi)害的重要誘發(fā)因素。斜坡巖體、土體、堆積體經(jīng)地下水或地表水浸滲和軟化后，摩擦角減小，內(nèi)摩擦力和凝聚力降低，當(dāng)下伏巖土層抗剪強度小于上覆巖土層的剪切力時，即沿某一軟弱面產(chǎn)生滑坡。特別是夏秋季節(jié)降雨集中，雨強越大，就越容易誘發(fā)山地災(zāi)害；三是人類活動加劇了山地災(zāi)害的發(fā)生。不講科學(xué)的亂砍亂伐，破壞了山地的生態(tài)環(huán)境，造成人為的強度侵蝕，加劇了水土流失和山地災(zāi)害的發(fā)生和發(fā)展；違反農(nóng)耕制度在陡坡上耕種，坡面風(fēng)化侵蝕和溝道侵蝕強烈，誘發(fā)山地災(zāi)害；部分礦山把大量的棄渣堆放在山坡或溝谷里，為泥石流儲備了大量的固體物質(zhì)；在山區(qū)修建公路，大量的采礦，防護措施不足，使山坡失去平衡而產(chǎn)生滑坡；在山區(qū)河流沿岸地帶無序、無節(jié)制地開發(fā)利用行洪灘地，人與水爭地，縮小了洪水渲泄和調(diào)蓄的空間，加劇了山地災(zāi)害。

二、對策思考

為預(yù)防和減少山地災(zāi)害造成的危害，應(yīng)做好以下幾個方面的工作：

（一）加強組織領(lǐng)導(dǎo)，統(tǒng)一指揮

各級政府、各級部門要提高認識，充分認識到山地災(zāi)害的巨大危害，把山地災(zāi)害防治工作作為“生命工程”來抓，防御山地災(zāi)害涉及面廣，任務(wù)艱巨，無論由哪個部門負責(zé)管理和防御都很難完全依靠專業(yè)部門的力量承擔(dān)防御任務(wù)。在組織機構(gòu)上，要由行政領(lǐng)導(dǎo)負責(zé)，組織指揮和協(xié)調(diào)政府各部門，群策群力。要把防御山地災(zāi)害納入到地方防汛指揮部的職責(zé)范圍，統(tǒng)一指揮，并落實各項責(zé)任制，國土資源部門負責(zé)全縣地質(zhì)災(zāi)害防治的組織、協(xié)調(diào)、指導(dǎo)和監(jiān)督工作。發(fā)改、水務(wù)、財政、建設(shè)、交通、民政等有關(guān)單位協(xié)同國土資源部門進行全縣地質(zhì)災(zāi)害的防治工作。各鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）應(yīng)成立和充實地質(zhì)災(zāi)害防治領(lǐng)導(dǎo)小組，具體領(lǐng)導(dǎo)和協(xié)調(diào)本轄區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治的組織、協(xié)調(diào)、指導(dǎo)和監(jiān)督工作，要協(xié)同國土

資源部門做好本轄區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治工作。進一步落實地質(zhì)災(zāi)害防治責(zé)任制，建立和健全以各級政府行政首長負責(zé)制和有關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)崗位責(zé)任制為核心的地質(zhì)災(zāi)害防治體制。嚴格按照《地質(zhì)災(zāi)害防治條例》的有關(guān)規(guī)定，落實部門責(zé)任制，及時將地質(zhì)災(zāi)害危險點的《防災(zāi)明白卡》和《避險明白卡》發(fā)至防災(zāi)負責(zé)單位、負責(zé)人和受災(zāi)威脅群眾手中，把監(jiān)測和防治任務(wù)落實到具體單位和責(zé)任人，做到任務(wù)明確、責(zé)任到人。

（二）健全防災(zāi)四級網(wǎng)絡(luò)，做好監(jiān)測

1、災(zāi)害點監(jiān)測網(wǎng)（群測群防第四級網(wǎng)）。負責(zé)對具體地質(zhì)災(zāi)害點的監(jiān)測，除對地質(zhì)災(zāi)害隱患點和不穩(wěn)定斜坡本身的變形跡象進行監(jiān)測外，還應(yīng)把該災(zāi)害點威脅的對象和可能成災(zāi)的范圍，納入監(jiān)測范圍；其監(jiān)測手段主要是定人、定點、定時進行監(jiān)測，一般進行簡易的相對位移監(jiān)測和宏觀觀測，并做好記錄、上報等工作；明確災(zāi)害點監(jiān)測人員。發(fā)現(xiàn)臨災(zāi)前兆，及時上傳下達，通知受威脅的群眾安全轉(zhuǎn)移。

2、村組級監(jiān)測組（群測群防第三級網(wǎng)）。負責(zé)組織、監(jiān)督該村組地域內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害點的群眾監(jiān)測、預(yù)警；負責(zé)該村組地域內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害防治宣傳，參與對突發(fā)性的地質(zhì)災(zāi)害進行核實和初步分析；出現(xiàn)異常情況，及時發(fā)布臨災(zāi)預(yù)報，組織受威脅的群眾安全轉(zhuǎn)移；參與對突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害進行搶險救災(zāi)。

3、鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）級監(jiān)測分站（群測群防第二級網(wǎng)）。負責(zé)對群測群防三、四級網(wǎng)進行監(jiān)督管理；負責(zé)該轄區(qū)范圍內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害防治宣傳；負責(zé)對本行政區(qū)內(nèi)較大級以上的地質(zhì)災(zāi)害點進行跟蹤，并對監(jiān)測資料進行核實和初步分析，參與對突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害進

行搶險救災(zāi)；鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）級監(jiān)測網(wǎng)由分管該項工作的鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）長負責(zé)，領(lǐng)導(dǎo)和協(xié)助村有組織地進行臨災(zāi)安全轉(zhuǎn)移。

4、縣級監(jiān)測站（群測群防一級網(wǎng)）。負責(zé)對群測群防二、三級網(wǎng)的監(jiān)督管理；負責(zé)該轄區(qū)地域內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害防治宣傳；負責(zé)對本行政區(qū)內(nèi)重大級以上的地質(zhì)災(zāi)害點進行跟蹤，并對監(jiān)測資料進行核實和初步分析，參與對突發(fā)性的地質(zhì)災(zāi)害進行搶險救災(zāi)；負責(zé)區(qū)的群測群防的技術(shù)指導(dǎo)和信息管理，進行地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查、應(yīng)急監(jiān)測，實現(xiàn)與市級對接；根據(jù)氣象、水文預(yù)報，對監(jiān)測資料進行綜合分析，及時向有關(guān)鎮(zhèn)（街）、村和礦山等有關(guān)部門發(fā)出預(yù)警通知；縣級監(jiān)測站由縣政府組建，由分管地質(zhì)災(zāi)害工作的副縣長負責(zé)，發(fā)生突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害時，及時決定啟動應(yīng)急預(yù)案。

（三）科學(xué)制定預(yù)案，完善預(yù)警預(yù)測系統(tǒng)

要根據(jù)我縣的實際情況，建立科學(xué)的防災(zāi)抗災(zāi)應(yīng)急預(yù)案。一是要建立災(zāi)害險點數(shù)據(jù)庫，要對災(zāi)害險點進行全面摸底，建立災(zāi)害險點數(shù)據(jù)庫，并進行動態(tài)管理，加強監(jiān)測預(yù)報，預(yù)防災(zāi)害發(fā)生，減輕災(zāi)害損失程度；二是建立高效的指揮系統(tǒng)，要建立縣鄉(xiāng)兩級應(yīng)急指揮系統(tǒng)，做到險情發(fā)生時統(tǒng)一指揮、協(xié)調(diào)。三是建立監(jiān)測隊伍，對每個監(jiān)測點要落實專職、兼職監(jiān)測人員，全天候監(jiān)測險點情況，發(fā)現(xiàn)險點及時通知受威脅的群眾撤離，規(guī)避災(zāi)害，并及時向上級匯報。四是建立預(yù)警系統(tǒng)，約定預(yù)警信號、避險途徑、避難場所，一旦災(zāi)害發(fā)生要快速反應(yīng)，保障人民群眾的生命財產(chǎn)安全。五是做好物資儲備，要做好相應(yīng)的物資儲備，在險情發(fā)生時保障人民群眾的基本生活問題。

（四）加強宣傳教育，提高群眾避險能力

要加強對干部群眾抗災(zāi)救災(zāi)的培訓(xùn)宣傳教育，提高應(yīng)急避險能力，最大程度減輕災(zāi)害造成的危害，保障人民群眾生命財產(chǎn)安全。一是及時發(fā)放“兩卡”。及時將地質(zhì)災(zāi)害危險點的《防災(zāi)明白卡》和《避險明白卡》發(fā)至防災(zāi)負責(zé)單位、負責(zé)人和受災(zāi)威脅群眾手中，提高群眾預(yù)警、避險能力，減輕最大程度減輕危害；二是完善預(yù)警系統(tǒng)，根據(jù)群眾習(xí)慣，約定預(yù)警信號，如打鑼、吹哨、高音喇叭喊話等，要與災(zāi)害險點、區(qū)域群眾約定預(yù)警方式，群眾聽到預(yù)警信號及時撤離，同時要制定撤離路線、選定安全避難場所，要根據(jù)各地實際制定出兩條以上安全撤離路線（必須有備用路線，以防撤離出現(xiàn)意外將及時啟動備用路線），選定兩個以上安全避難場所，一旦出現(xiàn)險情，立即組織群眾撤離；三是強化紀(jì)律教育，教育群眾在險情發(fā)生時要服從指揮，統(tǒng)一行動，避免混亂而延誤救災(zāi)、加重災(zāi)害程度。

（五）以治本為重，建立長效機制

我們要正確認識自然災(zāi)害，掌握自然規(guī)律，從源頭入手，防御和抵御自然災(zāi)害，提高應(yīng)對災(zāi)害能力。一是繼續(xù)抓好水土治理工作，近年來我縣實施的“金土地”工程、河道治理工程，有效治理水土流失，改善生態(tài)環(huán)境，有效的減輕自然災(zāi)害，取得了很好的效果，應(yīng)繼續(xù)加大“金土地”工程、河道治理工程的實施，從源頭上防止災(zāi)害發(fā)生；二是尊重科學(xué)、尊重自然，堅持科學(xué)發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展，科學(xué)規(guī)范人類活動，制止亂砍亂伐，繼續(xù)抓好退耕還林、天然林保護工程，完善農(nóng)耕制度，限制無節(jié)制開荒耕種，減輕坡面風(fēng)化侵蝕和溝道侵蝕；加大城鄉(xiāng)環(huán)境治理力度，規(guī)范礦山棄渣堆放及垃圾處理；科學(xué)規(guī)劃公路修建，礦產(chǎn)資源采伐，打擊私挖濫采，采取有效防護措施，防止山坡失去平衡而產(chǎn)生滑坡；三是以人為本，防御災(zāi)害，縣鄉(xiāng)兩級要繼續(xù)爭取上級資金支持，加大投入抓好移民搬遷工程，使人們遠離危險區(qū)域，結(jié)合各地實際，結(jié)合新農(nóng)村建設(shè)、安居工程建設(shè)，選擇安全區(qū)域，采取政府投入一部分、企業(yè)捐助支援一部分、群眾自籌一部分，將危險區(qū)域的群眾搬遷到安全地帶，保障人民群眾生命財產(chǎn)安全。

山地災(zāi)害防治是一項艱巨復(fù)雜的工程，是關(guān)系民生的工程，要在各級政府的領(lǐng)導(dǎo)和統(tǒng)一指揮下，全社會共同努力，認識自然、掌握自然規(guī)律、維護和改造環(huán)境，堅持科學(xué)發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展、人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展，營造平安、和諧、文明的人居環(huán)境。

第三篇：中國科學(xué)院山地災(zāi)害與地表過程重點實驗室

中國科學(xué)院山地災(zāi)害與地表過程重點實驗室

開放研究基金項目管理辦法

一、總

則

為了促進山地災(zāi)害與環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用基礎(chǔ)研究及學(xué)科融合，中國科學(xué)院山地災(zāi)害與地表過程重點實驗室（以下簡稱實驗室）設(shè)立開放研究基金（以下簡稱開放基金），資助國內(nèi)、外學(xué)者和科技工作者來實驗室開展研究工作。

1．資助范圍

本實驗室以泥石流災(zāi)害的形成、運動和堆積機理研究為基礎(chǔ)，探索山地水土系統(tǒng)的動力作用和表層物質(zhì)遷移過程，揭示山地災(zāi)害形成與成災(zāi)機機理以及泥沙輸移規(guī)律，研究山地災(zāi)害減災(zāi)和泥沙輸移控制的理論與方法。

實驗室每年公布一次《中國科學(xué)院山地災(zāi)害與表層過程重點實驗室開放研究基金指南》（以下簡稱《指南》），《指南》對資助的具體范圍和受理時間予以明確規(guī)定。

2．資助對象

具備博士學(xué)位或中級及以上技術(shù)職稱的國內(nèi)外科技工作者，均可在《指南》規(guī)定的范圍內(nèi)提出資助申請。

3.資助強度

單項資助一般為4~6萬元，具體資助可能因?qū)嶒炇耀@得的資金支持和資助名額而變化。

二、基金項目的申請

4．實驗室接受具備下列條件研究項目的申請：(1)符合《指南》資助范圍的研究；

(2)學(xué)術(shù)思想新穎，立論根據(jù)充分，目標(biāo)明確，研究內(nèi)容具體，研究方法和技術(shù)路線合理、可行、先進，近期可取得重要進展的研究；

(3)申請者與項目組成員應(yīng)具備實施該項目的研究能力和可靠的時間保證，并具有基本的研究條件，有充足時間到本實驗室從事研究工作；

(4)經(jīng)費預(yù)算合理。

5．申請者必須是項目的實際主持人，一般具有博士學(xué)位或中級及以上專業(yè)技術(shù)職稱。

6．基金項目的研究年限一般為二年。研究工作開始時間為項目批準(zhǔn)后第一個的6月1日。

7．基金的申請，實行全年受理，下一的申請項目本年截止時間根據(jù)當(dāng)年發(fā)布的基金申請指南。申請者必須填寫實驗室《開放研究基金項目申請書》，非標(biāo)準(zhǔn)格式的申請不予受理。申請書（一式三份）寄送到實驗室，同時將申請書電子版發(fā)到xqchen@imde.ac.cn或tanrz@imde.ac.cn，逾期申請書可順延至第二年受理。

8．申請者和項目組主要成員的申請項目數(shù)，連同在研的本基金項目數(shù)不得超過兩項。已獲得資助者再次申請，申請書須附已資助項目的研究進展報告或結(jié)題報告和主要研究成果（一式一份）。

三、基金項目的審批與立項

9．實驗室學(xué)術(shù)秘書負責(zé)同行評議工作。對每項申請，選擇兩名學(xué)術(shù)造詣較深、學(xué)術(shù)思想活躍、熟悉被評項目學(xué)科領(lǐng)域的國內(nèi)外研究進展，學(xué)風(fēng)嚴謹、辦事公正的同行專家進行書面評審。有以下情況之一者可建議不予資助：

(1)申請手續(xù)不完備，申請書填寫不符合規(guī)定；

(2)不符合基金資助范圍；

(3)申請者或項目組主要成員的項目數(shù)，連同在研本基金資助項目數(shù)超過兩項；

(4)與同類研究低水平重復(fù)；

(5)明顯缺乏立論依據(jù)，或研究方法、技術(shù)路線不清，無法判斷項目的創(chuàng)新性和可行性；

(6)不具備實施該項目的研究能力，或缺乏基本的研究條件，或申請者不能到本實驗室工作；

(7)申請經(jīng)費過多，基金無力支持；

(8)已從其它部門獲得充足的經(jīng)費；

(9)申請者對已獲資助項目，不執(zhí)行開放基金項目管理的有關(guān)規(guī)定，且未按要求補正的，或不認真開展研究工作，未發(fā)表研究論文或未取得研究成果的。

10．實驗室主任在同行評議的基礎(chǔ)上，對申請項目進行復(fù)審，提出項目評審意見和資助強度意見，提交實驗室學(xué)術(shù)委員會進行終審。

11．學(xué)術(shù)委員會聽取初審和復(fù)審報告，對所有申請項目進行審查，確定資助項目及資助金額。

12．實驗室主任于每6月上旬簽發(fā)評議結(jié)果，通知申請者及所在單位。

13．課題負責(zé)人應(yīng)于6月底前，在申請書的基礎(chǔ)上，根據(jù)批準(zhǔn)通知，認真填寫《中國科學(xué)院山地災(zāi)害與地表過程重點實驗室開放研究基金資助項目研究計劃》，并簽署研究合同。經(jīng)所在單位審核后，報送實驗室，作為撥款和檢查的依據(jù)。逾期不報，又不在規(guī)定期限內(nèi)說明理由的項目，作為自動放棄處理。

四、項目的實施與檢查

14．基金項目的負責(zé)人或主要研究人員每年應(yīng)按計劃來實驗室開展研究工作，實驗室學(xué)術(shù)秘書對項目進行管理。

15．研究計劃實施中，鼓勵項目組開展創(chuàng)新性、探索性研究工作。涉及降低預(yù)定目標(biāo)、減少研究內(nèi)容、中止計劃實施、提前結(jié)題或延長年限等變動，項目負責(zé)人須提出報告，經(jīng)所在單位審查簽署意見，報實驗室審批。

16．項目負責(zé)人工作調(diào)動，可在原單位完成項目研究，經(jīng)調(diào)出、調(diào)入單位雙方簽署意見報實驗室備案；如調(diào)入單位具備條件，也可將項目轉(zhuǎn)到調(diào)入單位繼續(xù)研究，經(jīng)調(diào)出、調(diào)入單位雙方簽署意見報實驗室備案。項目負責(zé)人一般不得代理或更換，但遇有特殊情況離開研究崗位半年以上，所在單位應(yīng)安排合適代理人，并報實驗室備案；離崗一年以上的按中止計劃實施辦理。

17．軟件應(yīng)按一定格式模塊化開發(fā)成可獨立運行的軟件，或在通用軟件平臺上開發(fā)，以便能夠在本實驗室環(huán)境下使用。

18．實驗室每對基金項目的執(zhí)行情況進行檢查。項目負責(zé)人應(yīng)于每上半年結(jié)束時提交《中國科學(xué)院山地災(zāi)害與地表過程重點實驗室開放研究基金資助項目進展報告》。不在本實驗室開展研究工作的項目負責(zé)人，每一個項目執(zhí)行需到本實驗室來作學(xué)術(shù)報告，交流研究進展。具體時間安排以每所發(fā)通知為準(zhǔn)。對不報送《中國科學(xué)院山地災(zāi)害與地表過程重點實驗室開放研究基金資助項目進展報告》，或工作無進展，或經(jīng)費使用不當(dāng)?shù)捻椖浚彄芟缕诮?jīng)費。逾期不糾正、補報的，中止資助。

19．鼓勵研究人員自帶符合本實驗室方向的項目及經(jīng)費到實驗室開展研究工作。

五、項目經(jīng)費的使用與管理

20．項目經(jīng)費開支的范圍及比例

(1)基金資助研究項目研究有關(guān)的業(yè)務(wù)費應(yīng)占70％以上（包括實驗材料費、儀器租用費、客座人員旅差費、學(xué)術(shù)活動費、輔助人員費、成果發(fā)表費、資料費等）；

(2)基金資助研究項目公用設(shè)備的使用與維護費占30％左右（包括實驗室儀器設(shè)備零配件購買、儀器設(shè)備維修費、觀測實驗小型設(shè)備購買、加工費等）；

21．項目經(jīng)費的管理

(1)項目經(jīng)費按劃撥。合同簽訂后，首次劃撥項目業(yè)務(wù)費的50％到項目負責(zé)人單位財務(wù)，中期考核后按管理辦法規(guī)定視完成情況再次劃撥業(yè)務(wù)費的35％，項目驗收后，劃撥業(yè)務(wù)費剩余的15％到項目負責(zé)人單位，由項目負責(zé)人負責(zé)開支。項目設(shè)備使用與維護費，由實驗室統(tǒng)一管理，項目負責(zé)人根據(jù)研究工作需要，在額度范圍內(nèi)報銷，由實驗室主任審批，在成都山地所財務(wù)結(jié)算。購買的儀器設(shè)備在項目結(jié)題時，交還給實驗室。

(2)基金資助項目經(jīng)費?？顚Ｓ?，可以結(jié)轉(zhuǎn)到下一使用，但不得挪作他用，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，中止資助。

(3)對項目按中止資助處理的經(jīng)費，全部收回，用于資助其它項目。

六、項目的成果管理及評價

22．基金資助項目的有關(guān)論文、專著、成果評議鑒定資料等，均應(yīng)標(biāo)注“中國科學(xué)院山地災(zāi)害與地表過程重點實驗室開放研究基金資助項目”及項目編號，英文標(biāo)注“Key Laboratory of Mountain Hazards and Surface Process, Chinese Academy of Sciences”，未標(biāo)注的，驗收時不計入成果。自帶項目和經(jīng)費在本實驗室工作取得的成果或發(fā)表論文需注明“在中國科學(xué)院山地災(zāi)害與地表過程重點實驗室完成”。

23．項目結(jié)束后，三個月內(nèi)向?qū)嶒炇覉笏汀堕_放研究基金資助項目總結(jié)報告》，學(xué)術(shù)論文復(fù)印件及有關(guān)的軟件和硬件原始資料。

24．基金資助項目結(jié)題后，實驗室將對優(yōu)秀研究成果提請主管部 門組織專家進行通訊評議或技術(shù)鑒定，頒發(fā)“優(yōu)秀成果證書”。實驗室將優(yōu)先資助曾取得優(yōu)秀成果的項目申請者。

25．基金資助項目所取得的成果（包括收集到的資料、研究報告、相應(yīng)軟件等）歸研究者和本實驗室共有，成果使用按國家相關(guān)政策規(guī)定辦理。

26.本管理辦法經(jīng)本實驗室室務(wù)委員會討論通過后實施，由中國科學(xué)院山地災(zāi)害與地表過程重點實驗室負責(zé)解釋。

中國科學(xué)院山地災(zāi)害與地表過程重點實驗室

2009年10月20日

第四篇：材料計算模擬

材料計算模擬

1、問：用MS構(gòu)造晶體時要先確立空間群,可是那些空間群的代碼是啥意思啊,看不懂,我想做的是聚乙烯醇的晶體,嘿嘿,也不知道去哪

可以查到它的空間群

答：A、要做晶體，首先要查詢晶體數(shù)據(jù)，然后利用晶體數(shù)據(jù)再建立模型。晶體數(shù)據(jù)來源主要是文獻，或者一些數(shù)據(jù)庫，比如CCDC。

你都不知道這個晶體是怎么樣的，怎么指定空間群呢？要反過來做事情哦：）

B、我不知道你指示的代碼是數(shù)字代碼還是字母代碼,數(shù)字代碼它對應(yīng)了字母的代碼，而字母的代碼它含蓋了一些群論的知識(晶系,對

稱操作等),如果要具體了解你的物質(zhì)或者材料屬于那一個群，你可以查閱一下相關(guān)的手冊,當(dāng)然你要了解一些基本的群論知識.MS自帶

了一些材料的晶體結(jié)構(gòu),你可以查詢一下.2、問：各位高手，我用ms中的castep進行運算。無論cpu是幾個核心，它只有一個核心在工作。這個怎么解決呢？

答：請先確認以下幾個問題：

1，在什么系統(tǒng)下裝，是否裝了并行版本。

2，計算時設(shè)置參數(shù)的地方是否選擇了并行。

3，程序運算時，并不是時時刻刻都要用到多個CPU

3、問：我已經(jīng)成功地安裝了MS3.1的Linux版本，串行的DMol3可以成功運行。

但是運行并行的時候出錯。

機器是雙Xeon5320(四核)服務(wù)器，rsh和rlogin均開啟，RHEL4.6系統(tǒng)。

其中hosts.equiv的內(nèi)容如下：

localhost ibm-console

machines.LINUX的內(nèi)容如下：

localhost:8

現(xiàn)在運行RunDMol3.sh時，腳本停在$MS_INSTALL_ROOT/MPICH/bin/mpirun $nolocal $MS_INSTALL_ROOT/DMol3/bin/dmol3_mpi.exe $rootname $DMOL3_DATA

這一處，沒法執(zhí)行這一命令

并行運算時，出現(xiàn)以下PIxxxx(x為數(shù)字)輸出

ibm-console 0 /home/004km.cn: error while loading shared libraries: libcxa.so.3: cannot open shared object

file: No such file or directory

答：假如你有Materials Studio 3.1的ISO版本以及l(fā)icene.dat。在linux機器上的用戶名為firefox。下面是安裝Materials

Studio3.1 linux版本的步驟

1、假定把Materials Studio3.1的iso文件mount到/home/firefox/ms目錄，切換到root帳號下，然后用下面的命令如下：

mount-o loop /home/firefox/MS_MODELING.iso /home/firefox/ms

2、文件mount上去后，退出root帳號，回到firefox帳號。然后到/home/firefox/ms/UNIX目錄，運行下面的：

./Install

3、開始按提示安裝了

1）、指定你要Materials Studio安裝到的目錄，比如/home/firefox/MaterialsStudio 2）、下面就是指定你所需要安裝的模塊了，根據(jù)自己的需要選擇，當(dāng)然也可以全部選上

3）、然后指定你License_Pack所在的目錄，我們假定也是放到/home/firefox/MaterialsStudio/License_Pack目錄中，那么先建

立這樣的目錄：mkdir /home/firefox/MaterialsStudio/License_Pack 接著按提示Enter。開始安裝Licens_Pack了。

4）、下面把你所得到的licene文件msilic.lic拷貝到/home/firefox/MaterialsStudio/License_Pack/licenses目錄中，并改名為

msilicense.dat。

5)、把/home/firefox/MaterialsStudio/License_Pack/licenses/msilicense.dat完整的文件名按提示輸入。這些完成后。就基本

安裝好了。下面就是把gateway運行起來。

4、到/home/firefox/MaterialsStudio/Gateway目錄，運行下面的命令：

./msgateway_control_18888 start

提示說Gateway start succeeded-running as process xxxx。后，就啟動成功了。

5、在ie的地址欄輸入，http://127.0.0.1:18888/;則頁面會顯示該機器上已經(jīng)安裝好的計算模塊

基本就安裝成功了。(注意之處：不要用root安裝它)。

7、問：我想對NaYF4的電子云分布進行模擬計算,請各位高手指點怎么計算?? 如果有NaYF4的結(jié)構(gòu)的話,請分享一下.答：如果是晶體的話，可以找相關(guān)的文獻看晶格常數(shù)和原子坐標(biāo)，自己構(gòu)建模型后計算

如果沒有文獻，可以上無機晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫ICSD查詢，如果查到，直接導(dǎo)出來

就可以用ms算了 電子云分布算一下電子密度就可以了

可以用dmol和castep

如果要某個軌道的電子云，dmol算homo－lumo上下若干個軌道

castep算能帶

最后那visulizer看電子云密度圖就ok了

8、問：各位高手請教一下用demolJ計算分子軌道怎么看HUMO,LUMO圖，其中的黃色藍色代表什么啊，謝謝了

答：dmol計算的時候選擇properties里面的orbitals 把homo和lumo選上

然后計算，算完以后打開analysis對話框

選擇orbitals，就看到你算的homo和lumo了，然后import就在模型中可以看見homo和lumo了

9、求助有MS并行計算經(jīng)驗的朋友解答一下

我雖然在LINUX CLUSTER并行成功了，但是并行的時候CPU計算利用率很不均衡也不穩(wěn)定

有時候100%有時候0%

而且計算到一定程度的時候會變換運行程序在LINUX中的進程名

換了一次之后CPU使用就開始出現(xiàn)不均衡的情況，有一個CPU 90%+，別的都是2-5%的樣子進程處與sleeping狀態(tài)只有那一個CPU在RUN 另外說一下我每個節(jié)點的硬件配置相同，用的是CASTEP模塊，K點數(shù)是CPU數(shù)的整數(shù)倍，但是算能帶的時候不知道如何調(diào)節(jié)K點數(shù)目，不均衡不知道是不是算能帶的時候?qū)е翶點在每個CPU上分布不均造成的 還想問一下 我各個節(jié)點都是同一個交換機下的機器，NFS的效率如何評估

答：A、你應(yīng)該看看內(nèi)存的使用率,一般如果內(nèi)存不足,會造成你說的現(xiàn)象

B、所有節(jié)點空閑內(nèi)存都在50%以上啊，發(fā)現(xiàn)只有一個節(jié)點的CPU占用的厲害 別的不超過10%

C、你選用的幾個cpu進行計算,如果是一個,那就是你發(fā)生的問題原因,如果不是一個,而是選擇幾個cpu進行計算,那么應(yīng)該是節(jié)點之間的通訊問題了,這需要進行機群的的調(diào)節(jié)了

10、問：CASTEP能算pdos的自旋情況嗎

答：可以計算體系的自旋態(tài)密度

alpha和beta分別為自旋向上和自旋向下

total spin是總自旋

計算的時候必須把自旋極化－spin polarized 選上才能畫自旋態(tài)密度

11、問：大家?guī)兔纯催@是什么問題

我再用demol計算動力學(xué)的時候,不管怎么設(shè)置參數(shù)它老出現(xiàn)這個提示

Error: SCF iterations not converged in 50 iterations

Message: SCF not converging.Choose “Use Smearing” on DMol3 SCF panel or set “Occupation Thermal” in the input file

You may also need to change spin or use symmetry Resubmit DMol3

Message: DMol3 job failed Error: DMol3 exiting

請教高手這是什么原因啊?

答：SCF not converging.Choose “Use Smearing” on DMol3 SCF panel or set “Occupation Thermal” in the input file

無法收斂，加大計算步數(shù)。

你錯誤的原因是體系在50步內(nèi)不能收斂,你可以增加收斂計算步數(shù),比如增加到100

系統(tǒng)提示你改變“Use Smearing”和“Occupation Thermal” 的設(shè)置參數(shù)(這兩個參數(shù)在設(shè)置對話框中),還提出建議讓你改變自旋和對

稱設(shè)置來試一試。

不收斂，解決方法一加大圈數(shù)，DMol3 calculations－》electronic標(biāo)簽下More選項－》SCF選項，中Max.SCF Cycles加大，最多

1000圈，如果1000圈收斂不了

就用方法二，加大smearing

在SCF標(biāo)簽下把orbital occypancy下面的勾打上，然后設(shè)置smearing

設(shè)置重小到大逐漸增大，smearing如果很大，雖然能收斂但是最后的構(gòu)型有問題。

做MS計算，我的感覺是沒有必要一步算到位，就是說你的計算精度（能量，力等等）可以一步一步來，或者是smearing慢慢變小，這

樣容易收斂些。

12、新手請教幾個不專業(yè)的問題

1.(1x1)CO中(1x1)是什么意思？

2.態(tài)密度、能態(tài)密度和電子態(tài)密度的區(qū)別？

3.K││-resolved是什么意思？

4.如何在半導(dǎo)體上建金屬表面？

5.如何翻譯？

supercell geometry

the Vienna ab-initio simulation package(VASP)the generalized gradient approximation the plane wave expansion structural relaxations

a tight-binding linear muffintin orbital(TB-LMTO)method the TB-LMTO method

the principal-layer Green’s function technique the K││-resolved transmission

6．K││-resolved DOS at the Fermi energy這句話怎么理解??？

7．用MS能不能計算一個體系的電導(dǎo)？如何去算？

答：1.(1×1)表示的是表面的構(gòu)型，2×2是(1×1)的四倍，也就是x和y上分別用兩倍單位平移定義表面的晶格常數(shù)a和b，c軸與表面 方向平行，c的大小取決于原子層和真空層厚度

2.應(yīng)該是沒有區(qū)別，可能是稱呼不同而已。

3.不清楚什么意思

4.用ms里面的layer builder構(gòu)建界面，基底為半導(dǎo)體，半導(dǎo)體上長金屬層是通過layer builder構(gòu)建的

5.supercell geometry——超胞結(jié)構(gòu) the Vienna ab-initio simulation package(VASP)——維也納從頭算模擬軟件包

the generalized gradient approximation——廣義梯度近似

the plane wave expansion——平面波展開

structural relaxations——結(jié)構(gòu)弛豫

a tight-binding linear muffintin orbital(TB-LMTO)method——緊束縛線性丸盒軌道

the TB-LMTO method——緊束縛線性丸盒軌道方法

the principal-layer Green’s function technique——？

the K││-resolved transmission——？

6.不是很清楚，沒有上下文 先計算出態(tài)密度。然后通過由玻爾茲曼方程推導(dǎo)出的電導(dǎo)率公式來算,見固體物理。提供兩篇參考文獻是做輸運系數(shù)的計算的：

Georg K.H.Madsen, David J.Singh.Computer Physics Communications 175(2006 67~71.Philip B.Aleen ,Warren E.Pickett, Henry Karkauer.Physcical Review B 37(1988)2721~2726.13、請問： 在用CASTEP計算材料空位缺陷時，如何才能實現(xiàn)只取一個空位呢？

答：降低對稱性，再DELETE一個原子就可以了

在build下的symtrey有make P1 不是降低對稱性，是構(gòu)建超胞

make supper cell

然后就可以刪去一個原子了

正常的話如果晶體是原胞，直接刪除一個原子可能造成很大影響

可以建大一點的超晶胞(比如2×2×2超晶胞)然后刪掉一個原子，這樣比較合理，畢竟缺陷濃度是很低的。

14、[求助] MS是否可以做原子數(shù)在10-20個左右的簇合物的結(jié)構(gòu)模擬

我想得到一些原子數(shù)在10-20個左右的一元或二元原子簇合物的低能構(gòu)型。

MS里的分子模擬功能是否可以模擬出一些能量局部最小化的構(gòu)型？

如果不行的話，麻煩熟悉這方面的蟲子給推薦個軟件，最好是免費的。

我的要求很簡單，就只要找到低能量構(gòu)型即可。

手動直接構(gòu)建實在是太麻煩了，而且說服力很低。

謝謝指教！

答：A、可以，dmol模塊可以達到你的要求

B、感謝樓上各位。

不過我琢磨了半天，好像無論是Gaussian還是MS,都是要給定基本定型的構(gòu)型，然后進行優(yōu)化后獲得更精煉一些的構(gòu)型。

我想做這樣一件事： 已知原子數(shù)為 10 的構(gòu)型，第 11 個原子任意放置，然后程序自動變化第11個原子的位置，甚至變化 11 個原

子的位置（既第11個原子對其他10原子的構(gòu)型進行微擾）得到不同能量的局部的低能構(gòu)型。

自己琢磨的，肯定很多不足，不是否有相關(guān)的參考資料。還請賜教，15、ms discover停電后如何處理

ms discover算了一個星期，還有三天就算完了，結(jié)果停電全沒了

重開機，啟動ms，提示有任務(wù)非正常關(guān)掉，載入auto recover，job explorer里面還顯示未算完的任務(wù)，server console打不開，無

法查看是否正在算 查任務(wù)管理器，沒有找到discover.exe進程，只有msstudio的進程，而且cpu占用高

手動停止job，然后從discover的dynamics模塊下選中use restart result，但是結(jié)果顯示完全從頭開始算

沒錢買ups，很不走運，兩個星期內(nèi)，這種停電出現(xiàn)兩次了

請教大家有什么好的方法，從斷電時的數(shù)據(jù)開始接著算

謝謝

答：如果你在dynamic中trajectory的選項里save選擇了full，那么在重啟動時，在restart選項里，選中use restart date選項，就

可以了。

16、求助：黃色和藍色的電子云代表什么問題

請教各位一個問題，在MS的Dmol3下計算能量，在分析里查看HOMO和LUMO軌道的電子云的計算結(jié)果時，有兩種顏色，默認的是黃色和 藍色。這種顏色的不同代表什么意思？

還有一般用HOMO和LUMO軌道的電子云說明什么問題??？我看很多文獻說什么(π-π)派-派躍遷就是3.1415926所代表的那個希臘字母，這里不知道怎么輸入。還有（σ-σ)西格瑪-西格瑪?shù)鹊?，學(xué)習(xí)化學(xué)的人應(yīng)該能夠了解，可以從這上面看出來嗎？

答：A、其實兩種顏色的電子云不是代表homo和lumo的，只是說這個地方波函數(shù)是正號還是負號。因為對于電子云來說，其實是波函

數(shù)的平方，這個地方為了區(qū)別波函數(shù)的正負號，所以引進了兩種顏色的電子云

B、在分子進行反應(yīng)時，最高占據(jù)軌道（HOMO）和最低空軌道（LUMO）其有特別重要的作用。

分子軌道對稱性守恒原理認為：在反應(yīng)過程中，當(dāng)有反應(yīng)物分子軌道轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物的分子軌道時，其對稱性始終保持不變，即始終都屬

于同一個不可約表示。

如果反應(yīng)物基態(tài)的分子軌道變成的是產(chǎn)物的基態(tài)的分子軌道，那么反應(yīng)就是熱允許的。（意即溫和加熱就可進行）

如果變成的是激發(fā)態(tài)的分子軌道，就是熱禁阻的（意即不可能用溫和加熱的方法促其進行）。

如果反應(yīng)物受光激發(fā)后由電子占據(jù)的分子軌道（激發(fā)態(tài)軌道）轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物的基態(tài)分子軌道，這一過程就是光允許的（意即用適當(dāng)?shù)墓?/p>

照就可使其進行）。

若轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物的更高激發(fā)態(tài)分子軌道，就是光禁阻的（意即無法用光照促其進行）。

17、請問MS計算能帶的問題

由CASTEP或DMol計算得到的能帶，要看能帶的帶系寬度，是怎樣看？

是默認費米能級為0嗎？那就是只看0附近的寬度嗎？

答：A、0兩邊的寬度，最高占據(jù)和最低未占據(jù)之間的寬度就是帶隙

B、我沒有仔細的看過castep的能帶，但是看過課題組的人做過報告。

我印象中，對于非金屬，castep的費米能級是在價帶頂，找出價帶頂最大的那個能量和導(dǎo)帶底對應(yīng)的最小的能量之差，就是帶隙吧。

至于有的說dos看帶隙，這個不大可靠，要看你取了多大的展寬因子，展寬因子大，非金屬也變成金屬了，沒帶隙。

另外對于dmol來說，何來什么能帶 全部分子能級，不過可能有g(shù)ap，要從homo-lumo的差值去算gap C、橫軸是布里淵區(qū)的高對稱點，與晶體的對稱性有關(guān)

縱軸表示能帶的能量。

帶隙可以分成直接帶隙和間接帶隙

直接帶隙就是0eV上下最高和最低兩個能帶在某個高對稱點(如G，X、R點等)之間的能量差。

間接帶隙就是0eV上能量最低的能帶上的最低點的能量值減去0eV下能量最高的能帶的最高點的能量值。

18、什么是Overlap populations？

在一篇文章上看見

Table 2 Bond distances(A?)and Overlap populations(/E/in brackets)

TiO2 TiO2/Sn6c TiO2/Sn5c TiO2/Sn6-in TiO2/Sn5-in

Ob–Me6c 1.831(172)1.963(220)1.83(165)1.831(172)1.832(171)Op–Me6c 2.066(86)2.107(32)1.989(64)2.070(84)2.069(83)

Op–Me5c 1.938(122)1.912(114)1.995(139)1.988(123)1.933(120)

O1–Me6c 2.065(86)2.165(86)2.097(117)2.072(115)2.086(119)O2–Me5c 1.853(130)1.854(119)2.006(122)1.865(134)1.890(112)

O1–Me6-in 1.936(160)1.950(142)1.983(163)2.056(177)1.968(161)

O2–Me5-in 1.968(83)1.961(84)1.950(96)1.976(86)2.047(90)

請問Overlap populations 是什么？如何得到的？

答：A、Overlap populations 重疊布居

CASTEP計算性質(zhì)時的population選項可以算

B、重疊布居

相當(dāng)于鍵級的概念

一般來說，正值表示成共價鍵，正值越大，共價性越強

0表示純離子鍵。

負值表示反鍵。

主要用于定性分析。不同的贗勢、泛函計算的結(jié)果可能有差別

19、請教一下

這些數(shù)據(jù)在那？

您能把您算過的這部分給貼上來嗎？

CASTEP計算性質(zhì)時的population選項這個我已經(jīng)算了

但是我找不到它在那

謝謝

答：CASTEP 中計算的時候選擇properties里面的population analysis下面的

bond population 計算得到的結(jié)果除了有atomic population以外還有就是bond population 也可以叫overlap population

在.CST或者.CASTEP文件最后部分。

20、用MS需要什么樣的配置？謝謝！

老師打算買一臺新的電腦做計算，我不知道一般需要什么樣的配置就可以了！希望大家多提供點信息！謝謝了！

答：A、雙核 至少奔D 2.8GHz 1G內(nèi)存

高分子結(jié)構(gòu) 最好準(zhǔn)備買服務(wù)器！！

B、樓上的，沒那么夸張吧？

CPU好像用不太多啊，一般的30-60原子有個普通雙核也夠用了吧？我沒感覺出來雙核比P2.8快多少啊？

你非要算蛋白質(zhì)的話，那服務(wù)器也肯定不夠。。

內(nèi)存大些倒是真是，應(yīng)該需要2G也不嫌多的！

C、我覺得看你做什么體系

你如果做簡單的分子體系

用demol可以解決的譜圖電腦夜可以的如果算晶體

那必須是搞配置的機子

D、關(guān)鍵是cpu，內(nèi)存，和硬盤

ms計算的結(jié)果還是蠻大的，我的硬盤都滿了

要速度的話cpu雙核可能沒有單核快，因為并行效率在windows下好像不是很高

內(nèi)存大是必須的，2G基本上可以，如果4G更好，反正現(xiàn)在內(nèi)存也不是太貴

盡量多加點內(nèi)存把，否則你想算一個稍大的體系，往往發(fā)現(xiàn)內(nèi)存不夠，確實夠郁悶的。^_^

21、問：模擬晶體表面吸附時，怎么樣才能做到只允許垂直于表面方向弛豫，而平行表面的方向不允許呢？是用“Modify--

Constraints”實現(xiàn)的嗎？如何實現(xiàn)？

答：就是用“Modify--Constraints”

步驟：第一：選擇要加限制的原子

第二：打開constrain對話框

第三：設(shè)置固定XY方向不考慮弛豫，實際上就是在x和y方向的笛卡兒或者分數(shù)坐標(biāo)前打勾即可

22、問：與計算速度有關(guān)的都有什么因素，我計算的時候，CPU利用率約為百分之五十，剛開始出了幾個點，可是后來好幾天也沒出

一個點，而且job explorer 顯示是running,不知道怎么回事？

答：與計算速度有關(guān)的因素：cpu速度，內(nèi)存大小，緩存多少，硬盤和主板接口速度等。

不知道你是用winxp版本還是linux/unix版本

如果是winxp版本，可能cpu是雙核/雙線程的，你交作業(yè)的時候選擇單cpu 沒有選擇用2個cpu，所以cpu利用率大概在50％

23、請問我在CASTEP中計算摻雜后的模型，能用Reflex模塊中XRD在計算嗎？我直接將CASTEP中的.xsd文件激活后使用了Reflex結(jié)果

感覺很不對。

向各位請教！謝謝 我就是建立了一個結(jié)構(gòu).xsd，然后選了那個模塊計算，出來的結(jié)果感覺是非常不合理的。你能給我舉個例子嗎？

答：新建一個文件，導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫中的FeS2（pyrite）

在reflex里面選power diffraction 設(shè)置xrd譜圖的范圍，靶的種類等等

點caculate 就ok了

24、問：如何將MS的car文件裝換為xyz文件，坐標(biāo)比較多。

答：利用MS的 Export 輸出為mol 格式的文件

然后利用Hyperchem打開上面的輸出文件

另存為xyz文件即可

25、Dmol計算的頻率如何看明白??？

偶用Dmol3算體系的能量，算了其頻率，輸出文件中一大堆數(shù)據(jù)看不懂都是什么??？哪里有詳細說明嗎？help里好象沒有啊。不知道

有這方面的文獻嗎（中文最好）？請高手們指教啊！

答：性質(zhì)中頻率是算聲子的。

最后給出的振動模式 vibrational mode

輸出文件主要看outmol文件，文件最后部分有振動頻率的數(shù)據(jù)

如果不是周期體系，且假設(shè)體系有N個原子，則給出3N－6個振動頻率

其中正值表示穩(wěn)定振動，負值（虛頻）表示不穩(wěn)定振動，即振動將導(dǎo)致體系能量下降

如果是晶體則有3N個振動頻率，其中有3個為剛性振動，頻率接近0，表示所有原子沿著相同方向振動。除了振動頻率的數(shù)值（振模頻

率），還有振動的本征矢，每一個頻率對應(yīng)一組本征矢，本征矢表示原子的振動方向（x，y，Z）和幅度。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)晶體具有虛頻的時候，那么原子按照本征矢方向振動，體系能量下降，會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)相變發(fā)生。

注意，dmol振動性質(zhì)的計算并沒有考慮電場和原子位移的耦合作用，沒有考慮LO和TO分裂，而且對于晶體而言只能算布里淵區(qū)G點的振動頻率，而不能計算其他點的振動頻率。

完畢

26、問：在計算的過程中CPU利用率變?yōu)?，重啟以后任務(wù)還顯示再計算，單CPU 利用就是0，再開始新的任務(wù)利用率就不是0 了，這

是為什么？怎么解決阿？謝謝了！

答：雖然軟件界面顯示在run，但此乃假象也！cpu為0肯定是沒算了。之所以還顯示在算，主要原因是你的內(nèi)存可能不夠用了，電

腦不能正確反應(yīng)實際情況而已。

正常現(xiàn)象，如果交個作業(yè)，然后把進程殺了，還顯示正常運行，但是運行無法結(jié)束

也沒有結(jié)果。所以看作業(yè)是否運行，不單單得看網(wǎng)關(guān)的運行狀態(tài)，還得看cpu的利用率

還有兩種可能

第一：就是算完了，網(wǎng)關(guān)的內(nèi)容卻沒有下載到本地目錄。

比如，交一個作業(yè)到服務(wù)器，算完以后，服務(wù)器的cpu利用率變?yōu)?，然后

由于網(wǎng)絡(luò)原因，服務(wù)器數(shù)據(jù)往回傳輸?shù)臅r候突然斷網(wǎng)，這樣可能數(shù)據(jù)就無法傳回來了

由于傳送指令發(fā)過一次以后，服務(wù)器相關(guān)的數(shù)據(jù)目錄就發(fā)生變化，因此，在網(wǎng)絡(luò)好的時候選擇achieve，可能數(shù)據(jù)仍是不完整的。

第二：交完作業(yè)以后，網(wǎng)絡(luò)就斷了，在這個過程中作業(yè)因很多原因死了，cpu利用率為0，此時如果網(wǎng)絡(luò)好了，在連接服務(wù)器，狀態(tài)不

是完成狀態(tài)，所以可能一直是runing狀態(tài)，因此不會有結(jié)果。

如果服務(wù)器和客戶端是一個機器，也可以發(fā)生第二種情況。

27、請問：

在CASTEP計算中，k point設(shè)置不同，對計算結(jié)果有什么影響？ k point設(shè)置表示什么？

如設(shè)置為4乘4乘4，和設(shè)置成9乘9乘6有什么不同，區(qū)別在哪？

答：很難一般地回答，只能給出一般建議。注意：一定要檢查k網(wǎng)格，首先用較粗糙的網(wǎng)格計算，接下來用精細的網(wǎng)格計算。通過比

較兩次的結(jié)果，決定選用較粗糙的網(wǎng)格，或是繼續(xù)進行更精細網(wǎng)格的計算，直到達到收斂。金屬體系需要精細的網(wǎng)格，絕緣體使用很

少的k點通常就可以。小單胞需要精細格點，大單胞很可能不需要。因此：單位晶胞內(nèi)原子數(shù)很多（比如40-60個）的絕緣體，可能僅

需要一個（移動后的）k點。另一方面，面心立方的鋁可能需要上萬個k點以獲得好的DOS。對于孤立原子或分子的超晶胞，僅需要在

Gamma點計算。對于表面（層面）的超晶胞計算，僅需要（垂直于表面）z方向上有1個k點。甚至可以增加晶格參數(shù)c，這樣即使對精

細格點，沿z方向上也只產(chǎn)生一個k點（產(chǎn)生k點后，不要忘記再把c改回）。

k點主要是用來積分計算用的例如對于連續(xù)的波函數(shù)，實際的計算是無法采用基于函數(shù)的表達式進行計算，而是基于離散數(shù)據(jù)進行計算，所以需要將空間進行劃分，如果空間中的離散點劃分得越細，那么最后通過數(shù)值積分得到的結(jié)果就越接近體系的真實情況，如果空間的劃分越粗糙，計算的結(jié)

果越不準(zhǔn)確。k點面實際上就是在倒易空間按照a，b，c三個方向進行劃分

因此用三個數(shù)值表示k點面，第一個數(shù)值越大，說明沿著a方向的數(shù)值積分點數(shù)越多，計算精度越高。在實際計算中，需要進行測試，一般是逐漸增加k點數(shù)，計算能量收斂曲線。

對于表面相關(guān)計算，k點面中第三各數(shù)值往往取較小，一般為1或2，就是不考慮z軸方向上的周期性。

28、請教：

運行DPD模塊，如果運行了1000步，結(jié)束后，想繼續(xù)運行下1000步，怎么辦？

是要重新setup中，設(shè)定2000嘛？有辦法讓他在1000步基礎(chǔ)上繼續(xù)運算嘛？

答：Restarting a DPD run

At the end of a DPD run and at specified intervals during the run, DPD saves a restart data file,.Dpd_rst.This

file is downloaded at the end of the run and contains the positions and velocities of all the beads.It enables you

to restart the simulation from part way through or at the end of the previous DPD run.To restart a simulation

1.Select the mesoscale trajectory document from the run you wish to restart.2.Choose Modules | DPD | Calculation from the menu bar.3.Load the parameters from the run you wish to restart, by double-clicking on the associated Settings file

in the Project Explorer.4.Check Restart.5.On the Setup tab, choose whether to Reinitialize averages.6.Change the length of the run.Note.The time step counter is not reset between simulations.Therefore, the restarted DPD simulation will run for the Number of steps specified on the Setup tab less the number of steps already completed.7.If desired, specify new output options, simulation conditions and interaction parameters.8.Press Run.Note.The Restart checkbox is enabled only if a restart file is present.However, this file cannot be seen in the

Project Explorer window.You can use the Windows Explorer to verify that the file exists.Note.When you restart a simulation you can modify some parameters such as the length of the run, output period

options, simulation conditions, interaction parameters, etc.However, others, such as simulation cell size, grid

spacing, cell contents, etc., must remain the same as they were before the restart.These options are disabled when Restart is checked.勾選 restart

在點中最后那個.xtd圖形文件的條件下,run 你舉的例子應(yīng)該把步數(shù)改為 2000

29、求教CASTEP中幾何優(yōu)化問題

1.幾何優(yōu)化可以在多大范圍內(nèi)改變原子的位置??？感覺每次優(yōu)化后的位置調(diào)整不是很多??？

2.大家在算能帶和態(tài)密度的時候的時候是用單點能計算給出能帶還是幾何優(yōu)化給出能帶啊？

另請問WINDOWS版的KEY和LINUX版的KEY能不能混用 求一個MATERIAL STUDIO 4.0的LINUX版本的KEY一個 QQ29988789 十分感謝

答：問題1

幾何優(yōu)化的目的是尋找壓力最小的幾何結(jié)構(gòu)，原子位置改變不多是因為你建的構(gòu)形比較合理，比如直接從軟件數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)入的結(jié)構(gòu)在

0壓力下改變很小，如果加個壓力就會變化大一些。

問題2

一般都是優(yōu)化的時候算，如果你想算特定構(gòu)形的能帶或其它性質(zhì)，就可以用單點能；

30、請問CASTEP計算氧化物磁性,例如CuO的,Modify--------Spin里怎么設(shè)置? Dmol 計算自旋設(shè)置時,Multiplicity設(shè)置為Auto是系統(tǒng)自動尋找自旋多重度

嗎?Multiplicity是設(shè)置Auto好,還是設(shè)置具體的值好?

答：Multiplicity設(shè)置為Auto是系統(tǒng)自動尋找能量最低、最穩(wěn)定的自旋多重度

31、請教關(guān)于MS castep的幾個問題

希望各位大俠幫忙，計算表面過程中，計算成功，但是castep結(jié)果中提示

----------<--SCF SCF loop Energy Fermi Energy gain Timer <--SCF energy per atom(sec)<--SCF

----------<--SCF Initial-1.24983546E+004 5.76278315E+001 55.44 <--SCF-1.59703259E+004-1.69750335E+000 2.89330938E+002 197.97 <--SCF

Warning: There are no empty bands for at least one kpoint and spin;this may slow the convergence and/or lead to an

inaccurate groundstate.If this warning persists, you should consider increasing nextra_bands and/or reducing

smearing_width in the param file.Recommend using nextra_bands of 11 to 24.-1.62762609E+004-6.23532889E+000 2.54945870E+001 356.62 <--SCF

Warning: There are no empty bands for at least one kpoint and spin;this may slow the convergence and/or lead to an

inaccurate groundstate.If this warning persists, you should consider increasing nextra_bands and/or reducing

smearing_width in the param file.Recommend using nextra_bands of 11 to 24.要在表面上吸附小分子，如H2，或者CO，可以選擇不同的位置，比如top, bridge, 等，但是如何確定具體每個原子的position?

直接根據(jù)原子半徑按照幾何知識來計算嗎？另外在計算表面吸附total energy的時候，是否選擇上“optimized cell” ? 如果不選擇，就應(yīng)該是每個原子的位置保持固定，那么如何知道所確定的吸附原子的位置是對的呢？ 進行計算時選擇上“spin polarized”, 對于不同元素，其參數(shù)如何設(shè)置？“initial pin”和“charge”。

答：A、你把empty band里的空帶數(shù)目增加試試或者減少smearing 的數(shù)值，這兩個辦法都可以增加精度。

你先把晶胞優(yōu)化完成后再算吸附，只是注意兩次計算所用方法要一致。確定原子的position是要根據(jù)能量高低來確定。

B、第一個文標(biāo)題： 從他提示的關(guān)鍵詞來看

NEXTRA_BANDS

This keywords controls the number of extra bands in addition to the number of occupied bands.These extra bands are

necessary for metals or finite temperature insulators.The default value for this parameter is 0.SMEARING_WIDTH

This keyword determines the width of the Fermi-surface smearing if the system is being treated as a metal.因為不知道你的具體物質(zhì)，所以我猜測有兩種情況，一是你的結(jié)構(gòu)有問題。二是因為你的結(jié)構(gòu)的特殊性，所以你默認的設(shè)置計算是不

可信的，就如提示而言。如果你的結(jié)構(gòu)沒問題，你可以按照提示調(diào)整一下參數(shù)算一算。

.param為后綴名的文件里，有以上兩個參數(shù)，你打開調(diào)整一下，然后計算你調(diào)整后的文件，就是點Files，然后Run Files。如果你調(diào)

整后沒有提示，就說明你的結(jié)構(gòu)需要調(diào)整參數(shù)。

第二個問題

原子在表面吸附就那么幾種位置，你都要計算試一試，找到能量最小的吸附位置。至于吸附原子放在什么位置，你可以通過原子半徑

計算，這樣計算能加快你的收斂速度。如果不是計算，而是大致放個位置，收斂就和你放的位置有關(guān)，如果放的位置很接近收斂位置，就會很快收斂。因為這這兩種方法最終的計算收斂后，他們的位置應(yīng)該是一樣的（誤差范圍之內(nèi)）。至于計算表面吸附total

energy的時候，是選擇“optimized cell”還是固定表面，我看文獻上這兩種都有，因為這要和你計算的體系有關(guān)，如果體系不是很大，應(yīng)該選擇optimized cell，這樣更近現(xiàn)實驗情況。

第三個問題，initial Spin設(shè)置，MS提供兩種方法，你可以參考。

There are two ways of defining the initial magnetic configuration: either specify the total magnetic moment per unit

cell, which gets uniformly distributed over the space, or provide detailed information on the absolute values and

direction(up or down)of the spins for each atom in the unit cell.The former method can be used for relatively

simple systems where only two solutions are expected(magnetic and non-magnetic).The latter method, which specifies

the spin state of the atoms in the system, is more general and gives much more flexibility.It is possible to set up

ferromagnetic, ferrimagnetic, or antiferromagnetic calculations to get different starting spin arrangements.不過我記得好像他們公司說過，一般formal spin都可以，除非是計算一些磁性物質(zhì)，比如Fe、Co這種。目前我都是默認。至于

charge就是系統(tǒng)的電荷，如果不帶電就是0，實際是多少就是多少。

自己的一點拙見，僅供參考

C、問題3

MS中的幫助文件中的內(nèi)容是：

The initial value of the spin moment is quite important for spin-polarized calculations.It should be as close as

possible to the expected value.You can evaluate the spin moment using the high-spin approximation combined with

formal charges.For example, if there are ten Fe3+ ions in the system, you assume that each of them has a valence

electronic configuration of d5(the neutral configuration is s2d6)which corresponds to five unpaired electrons per

Fe ion.The initial spin value for the CASTEP calculation is therefore fifty.我如果計算Ni，s2d8 應(yīng)該是2個 unpaired electrons, 所以，設(shè)置2*supercell中的Ni個數(shù)，對嗎？

D、通常磁性物質(zhì)需要考慮spin是因為體系中有unpaired electrons。所以spin=unpaired electrons+1，是根據(jù)有無未配對電子設(shè)置

。你可以幾種都試試，以能量低的為準(zhǔn)。

E、從幫助的說明來看，應(yīng)該是設(shè)置2*supercell中的Ni個數(shù)

另外就是注意你是周期性系統(tǒng)，邊上、角上的原子不能算做一個原子，可能有的只是半個會四分之一個。

F、1 這樣的提示我在計算摻雜Eu的體系中也見到過,當(dāng)時也增加了empty bands,另外smear值有人說調(diào)大有人說調(diào)小,反正我都試了試 ,效果都不是很好.我想可能是結(jié)構(gòu)的原因,結(jié)構(gòu)如果不合理的話其他調(diào)整不是那么明顯.另外也想補充個問題:我發(fā)現(xiàn)跟我沒有調(diào)整這兩個參數(shù)的計算結(jié)構(gòu)比較,無論是band structure還是dos結(jié)果都有變化,不知道那樣才是

合理? 我看到一些資料表面吸附時,通常的做法是把結(jié)構(gòu)先optimized cell,然后用優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)參數(shù)吸附分子模擬.位置先估計一下,然

后限制下層原子位置,表面的可以弛豫.“spin polarized”的設(shè)置我就沒怎么接觸過了,看lz提供的ms幫助,受教了,謝謝

G、第二個問題：

吸附時每個吸附位都要考慮，而初始位置到底是怎么樣的，一方面要看文獻有沒有類似的計算，另一方面就是經(jīng)驗的問題了。

在晶胞優(yōu)化的時候才選上“optimized cell”，而在計算表面吸附的時候是不能選的。至于固定幾層原子，這和你的體系大小有

關(guān)，一般來說體系越大就可以多固定幾層，體系小就少固定幾層，固定原子越多，計算效率就高，花費時間相對就較短，這與你的初

始構(gòu)型也是相關(guān)的，構(gòu)型好計算就快。如果是在不知道固定幾層，就參考文獻值，總不會錯的，或者固定一半（小體系）或三分之二

（大體系）。

F、總結(jié)一下：

問題1

基本上是找到了問題，而且必須解決，通過軟件的提示和大家的討論，可以增加bands或者減小smearing，我會先試試減小smearing，看看結(jié)果如何

問題 2

看來大家大多數(shù)認為在吸附的relax過程中不選擇optimized cell，原子的位置靠幾何計算得到。我先這樣試試，但是我還有一點疑

慮，就是如果不選擇optimized cell，吸附分子或者原子的位置是不是就保持固定了呢？csfn認為位置也不是保持固定，大家有經(jīng)驗 的可以談?wù)劇Ｎ宜阃曛笃鋵崪y量一下就知道到底固定不固定了：）

問題3

爭議還比較大，不設(shè)置，保持默認，但是默認的initial spin是0，這樣不知道對不對？設(shè)置spin=unpair electron+1，這個不知道是什么意思？有沒有具體文獻。按照幫助文件設(shè)置，但是要考慮計算中超胞中很多原子是共用。

I、問題2

“但是我還有一點疑慮，就是如果不選擇optimized cell，吸附分子或者原子的位置是不是就保持固定了呢？”

這個我應(yīng)該說可以肯定的，吸附分子或者原子的位置是沒有保持固定的，但是你的的單包的體積和形狀是改變的，假設(shè)你是a，b，c

為10，10，10的邊長，優(yōu)化過后，還是10，10，10。但是你選擇“optimized cell”，你會發(fā)現(xiàn)變化，可能是9，9，9或者是11，11，11，就是說這個盒子的邊長，體積等都在變化了。那么不管你選擇還是不選擇這個選項，你的原子都是沒有固定的。固定的只有

兩個情況可以固定，一個是對每個原子采用了固定的設(shè)置，這個是一個小技巧，你不去操作是不會自動加上的。第二個是你選擇任務(wù) 的時候，沒有選擇結(jié)構(gòu)優(yōu)化的任務(wù)，比如算能量，那么這個時候結(jié)構(gòu)不優(yōu)化當(dāng)然原子坐標(biāo)不變化。應(yīng)該是比較清楚了吧 這些我是可

以肯定的，不大信的話，你可以做一個小體系測試嘛。

問題1，和問題2，你自己判別了，好像不是什么問題了。總之這個軟件是比較智能化了，只要你的結(jié)構(gòu)設(shè)置合理，吸附的位置放置合

理，不太離譜，一般來說計算采用它的默認設(shè)置都是比較好的。

J、spin=unpairi electron + 1，是來自量子化學(xué)或者第一性原理計算本身，說明書中不會有介紹。可以參看原子物理學(xué)關(guān)于角動量

耦合的章節(jié)或者讀讀潘道凱的物質(zhì)結(jié)構(gòu)。實際上spin=從1到unpairi electron + 1的所有可能值，這是因為實際上我們事先不能肯定

它們已經(jīng)配對。到底最終選擇哪個數(shù)值需要看能量確定。在CASTEP中考慮spin主要是因為需要處理摻雜、磁性、以及吸附離子等電子

沒有完全配對的情況。

K、我講講我做化學(xué)表面反應(yīng)計算的步驟吧： 晶胞優(yōu)化；就是搭建你要的基底晶胞并進行優(yōu)化，這個時候選中optimized cell，這時會給你優(yōu)化的晶胞參數(shù)，以后就不要在去管

了； 切面：一般是切低指數(shù)表面，優(yōu)化表面后計算表面能.表面切幾層，這要根據(jù)實際情況分析，我上面說過，層數(shù)越多計算量越大，同時還要看你固定幾層，這個樓上的說得比較詳細，只是我看了下文獻，好像兩個表面的比較少。一般表面能越低，表面越穩(wěn)定。吸附：把吸附原子或分子放到目標(biāo)基底上，這個初始結(jié)構(gòu)很重要，給得好則很快收斂，否則收斂很慢甚至不收。初始構(gòu)型也要多方

面考慮，各個吸附位各種吸附構(gòu)型還有不同基底等等。

一般最好是先算構(gòu)型優(yōu)化，再算能量及DOS等其它性質(zhì)，計算速度要快一點吧。至于其它參數(shù)例如自旋（看你的體系有沒有單

電子）等的設(shè)置，一般參考文獻就好。

L、這些問題已經(jīng)基本解決,謝謝大家關(guān)注!

問題1, 改變empty band的值,按他的要求設(shè)置到11-24,就可以解決,但是單純減小smearing的值似乎解決不了...問題2 uncheck 'optimized cell"

問題3 好像這個參數(shù)并不是影響很大,因為這只是個初始值, 歡迎大家繼續(xù)套路討論這個問題,有什么經(jīng)驗的說說吧

M、問題1

我也碰到過這樣的問題，一般只要按提示要求改一下空帶個數(shù)就可以了

問題2

一般是先優(yōu)化胞，再切表面，加上吸附原子，再優(yōu)化，第一次優(yōu)化要選optimize cell，第二次不選,一般要固定最底層的幾層原子;

加原子時，如在bridge時，與表面平行的方向上的坐標(biāo)為表面上兩最近鄰原子的中點，垂直方向上自己根據(jù)實驗值或其它的估計，估

計不好就多算一會，top位置就在表面原子的正上方;問題3

一般算的胞的所有原子的電子個數(shù)和是奇數(shù)是選spin polarized，偶數(shù)時不選;算磁性的時候就看情況了，那兩格參數(shù)一般不用設(shè)置，如果不是帶電體的話

【轉(zhuǎn)帖】Materials-Studio 論壇問答全集（精選眾多論壇討論貼）4

32、怎么可以計算比較準(zhǔn)確的擴散激活能？用TS RESEARCH 算的時候所有的基體原子都不能移動，與實際過程不同，得到的激活能準(zhǔn)

確嘛？有什么方法可以解決這個問題嘛？

謝謝賜教！

答：A、做表面相關(guān)的計算不能優(yōu)化cell把，如果優(yōu)化cell的話基本上是算不了了

表面＋真空層，晶胞體積太大，算不動的。

一般是先優(yōu)化晶胞的平衡構(gòu)型，然后在切表面，在進行相應(yīng)計算

B、謝謝各位的建議！可是我想算體擴散，比如在H在Ti中的擴散，先優(yōu)化含氫的一個構(gòu)形，再優(yōu)化另一個構(gòu)形，可是它要求所有基體

原子不動，只有擴散的原子運動，所以優(yōu)化的時候就得讓基體原子都不動，我不知道這樣算的結(jié)果是不是合理

C、體擴散應(yīng)該難度不大，個人認為遠離H的原子可以固定，在H附近的原子不能固定，要不然結(jié)果可能不具有可信度。如果不好確定H 附近的原子，則建議全部不固定。

D、樓主說的有點像滲碳 滲氮。這是一個擴散穿質(zhì)的過程，解一個二階偏微分方程，解的準(zhǔn)確性關(guān)鍵在一些系數(shù)的選取，像擴散系數(shù)

D。不知道第一性原理能不能算這種很具體的系數(shù)。

33、請教DMol3 Calculation 出現(xiàn)的問題

我是新手，DMol3 Calculation 點Run后出現(xiàn)一個對話框

Failed to create job for the server: DMol3.No default location defined for server DMol3.Use Server Console to specify a gateway.答：A、網(wǎng)關(guān)沒有啟動，或者被防火墻攔截了。

如果是winxp系統(tǒng)，把系統(tǒng)防火墻關(guān)閉，如果還有殺毒軟件的防火墻，第一次運行，要允許Apache.exe等訪問網(wǎng)絡(luò)

還有一個可能就是你安裝的只是客戶端，而沒有安裝服務(wù)器段

如果全部都安裝的話，第一次運行你可能沒有讓網(wǎng)關(guān)啟動。

B、根據(jù)我的經(jīng)驗如果在安裝的時候沒出什么錯誤的話是不用重裝的，這可能是serve console里面出錯了，你試試把以前的sever刪

掉，再新建一個，選服務(wù)器（如果是自己的機子就輸入你的計算機名），在這之前確保網(wǎng)絡(luò)是通的，防火墻關(guān)掉（WINDOWS自帶的也

關(guān)掉），裝完之后test一下。如果這樣不行的話，你可以在cmd命令行中輸入：ping IP地址，看一下網(wǎng)絡(luò)是否是通的；ping 服務(wù)器

名字，看一下名稱解析是否有問題。出現(xiàn)這種問題往往是由于網(wǎng)絡(luò)的問題，比如在運行任務(wù)的時候，修復(fù)一下IP地址，馬上會出現(xiàn)問

題。奇怪的是在服務(wù)器是自己的電腦的情況下，在新建SERVE 的時候也必須關(guān)掉防火墻。

C、可如果有防火墻的話,到防火墻里面開啟相關(guān)項如Apache.exe,alg,lmgrd,perl,msi等,看看行不

34、請問能在castep中得到內(nèi)聚能嗎?怎樣得到,請高手指教,謝謝 答：1。如果是結(jié)合能，castep和dmol都可以算

dmol能直接給出結(jié)果，在outmol文件中。

castep得自己算。

算法：晶體的總能量(final energy)－（N1×晶胞中原子1個數(shù)原子＋N2×晶胞中原子2個數(shù)原子＋。。），就是原子成鍵后導(dǎo)致

體系的能量下降。

原子的能量在.castep文件開始算贗勢的地方找。

35、請教MS中切面幾何優(yōu)化和原子之間的配位

1.我用MS-中DMol3切面做幾何優(yōu)化，假如主族氧化物A2O3,切三層，五層，七層，分子式分別為A8O16,A16O28,A24O40,五層優(yōu)化始終

不收斂，設(shè)置自旋激化，和無自旋激化都試了就是不收斂，其他都是默認值。請問應(yīng)該怎樣設(shè)置？為什么？

2.體相O是四配位的，A是六配位的，切面時第一層是O第二層是A出現(xiàn)兩種情況，一種O是兩配位，A是六配位,另一種O是兩配位，A有

四配位和五配位，做吸附氣體小分子哪種切面好，為什么？

謝謝指教

答：A、你看一下你的輸出結(jié)果，看一看他的收斂程度

如果沒有收斂，那就改變一下結(jié)構(gòu)試一試

如果一直是往收斂的方向走，那就增大一下SCI cycles 試一試

也許在多進行幾步SCI 就可以收斂

第二問題，這兩種情況你都要計算

進行比較，找出最有利的吸附構(gòu)型，具體那個面容易吸附

積要看你的吸附體，也要看你的吸附質(zhì)

不同的物質(zhì)不一樣

一般情況下，容易發(fā)生在晶面間距較大的面

B、SCI設(shè)置為1000輪了,就是每次幾何優(yōu)化第九輪時自洽迭代不收斂,一會兒變小,一會兒變大,不收斂.Smearing為０.００５或０.０

１都試了不收斂．還可以調(diào)什么參數(shù)？就是想計算表面能看選五層還是七層就可以,選層方面有其他方法確定嗎?

選１００面晶面間距是較大，吸附小分子ＣＯ，ＮＯ，ＮＯ２，Ｎ２Ｏ，Ｈ２

ＣＨ４等應(yīng)該選哪種面？

C、如果這樣，五層每次都是第九步不收斂，我覺得可能有一下幾方面原因，（自己的拙見，僅供參考）：

一、再檢查一下你的結(jié)構(gòu)是不是有問題，七層都可以收斂，說明你的計算機是滿足要求的。不會能因為內(nèi)存不足等原因。建議你先用

半經(jīng)驗優(yōu)化一下，然后再用Dmol優(yōu)化，這樣l優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)Dmol再優(yōu)化會收斂快一些，也比較容易收斂。

二、循環(huán)次數(shù)你已經(jīng)增大了，如果是你說的一會變大，一會變小，那就是結(jié)構(gòu)在震蕩，也有可能說明這個表面結(jié)構(gòu)就是不穩(wěn)定的。

如果不行，只能調(diào)節(jié)收斂精度了。

至于選層，沒有什么具體要求，一般都是3－6層，這樣要你自己計算，一般都是把基層都優(yōu)化以下，看看表面結(jié)構(gòu)影響到幾層。比如，你有優(yōu)化的3層，4層結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)第三層、第四層對表面影響很小，計算到第三層就可以了。

至于吸附，選什么面。一般情況下首先晶面間距較大的面。但也要具體問題具體分析。比如對CO，一方面看表面是C吸附，還是O吸附，還要看是金屬吸附還是O吸附，他們會選擇最有利于吸附的晶面。比如是金屬吸附C，那就會選擇含金屬原子比較多的面。

D、跟smearing 設(shè)置有關(guān)，你可以試一下

smearing從小逐漸增大，就收斂了。不過smearing太大，最后優(yōu)化的構(gòu)型可能會有問題。DMOL優(yōu)化不收斂，一般得設(shè)置smearing，你

可以看outmole文件，里面如果不收斂的話會有體系你修改什么參數(shù)的。

好運

36、請教用MS計算半導(dǎo)體氧化物的能帶時怎樣設(shè)置路徑?

用MS計算半導(dǎo)體氧化物的能帶時,More按扭里有K點Path給出有G(0 0 0),F(0 0.5 0),Q(0 0.5 0.5),Z(0 0 0.5),B(0.5 0 0).其自動的路徑是Ｇ－Ｆ－Ｑ－Ｚ－Ｇ，但是得到的能帶很亂，請高手指點怎樣設(shè)置路徑能夠好些？

答：A、實際能帶結(jié)構(gòu)應(yīng)該是4維圖像，而從對稱性來考慮，我們關(guān)心的僅僅是一些高對稱點之間的能量分布，所以一般的結(jié)構(gòu)都是給

出的2維圖像。再者，通常意義上能帶結(jié)構(gòu)中k-point的數(shù)值只有相對的意義。

能帶關(guān)系就是E_k關(guān)系，所以如果在CASTEP中把能帶圖export成數(shù)據(jù)格式的話，看到的兩列數(shù)據(jù)分別是k和能量。k對應(yīng)的數(shù)值

如何理解，這個好像不同軟件包做法并不一樣。CASTEP中將所選的所有bandline也就是kpoint-path的長度定義為一，不同區(qū)域的寬

度(kpoint-path)對應(yīng)兩個高對稱點的相對距離。

如果你使用的是Castep自己默認的，那么他確認的都是高對稱k-point，得出的圖像E和K-point應(yīng)該是對應(yīng)的。你可以自己設(shè)

置，但是這樣計算，你的出的DOS是不可用的。

你檢查一下你的模型是不是有問題

最好能夠把你的圖傳上，這樣好分析原因

B、最后的方法就是所有的點都兩兩相鄰，比如系統(tǒng)有G，X，M,R四個點

路徑如下G－X－M－G－R－X－M－R所有的點都兩兩相鄰

這樣反應(yīng)能帶的信息更全一些。

37、請教MS里面的圖怎樣復(fù)制到WORD里面來?

我在MS計算出的圖中點復(fù)制,然后在WORD 里面粘貼出來的 是一些數(shù)據(jù)，請問改如何操作呢？謝謝

答：

1、你可以利用這些數(shù)據(jù)在Origin里作圖，這種方法你可以調(diào)解坐標(biāo)軸，坐標(biāo)。然后把Origin里的圖拷貝到Word里。

2、利用MS的File菜單下的Export，將你要的圖形輸出為圖形，好像只能輸出為bmp格式，然后插入到你的Word里

3、就是利用一些抓圖軟件，我常用的是UltraSnap，通過抓圖軟件將你要的圖形粘貼到Word里

38、請教

主族金屬氧化物切面做吸附小分子要不要考慮自旋極化? 不吝指教

答：A、這個不好說

要看你計算什么物質(zhì)

自旋極化對他們有沒有影響，如果有影響必須考慮

如果沒有影響，或影響很小，可以忽略

B、假如A2B3,是主族的,切面三層分子式為A6B12,五層A12B21,七層是A18B30,都不是A2B3的整數(shù)倍,考慮自旋極化,五層七層不收斂,是

不是不用自旋極化?

還有要是不用自旋極化,如果做吸附NO,NO 分子有單電子那要不要考慮自旋激化? 謝謝指點!

C、不收斂和用不用自旋極化應(yīng)該沒有關(guān)系，不收斂應(yīng)該檢查Cut-off energy、smear、Band數(shù)、體系是否合理等問題

39、請問各位大俠，在很多文章中都可以看到電荷密度圖

這是怎么來的？

如何在CASTEP中實現(xiàn)電荷密度圖示？？？？

答：A、電荷密度圖在ms里面是很容易實現(xiàn)的，首先你在選擇計算任務(wù)的時候，找到電荷密度的單詞，然后選中進行計算。

算完以后，你在分析的時候，選擇分析電荷密度，就可以看到電荷密度圖示。既可以調(diào)節(jié)2d也可以看3d的圖。

如果你是vasp算的電荷密度圖，那么就要程序轉(zhuǎn)換成ms認識的格式，才能導(dǎo)入到ms里面看了，一樣是2d和3d都能顯示。如果你用

lev00處理，當(dāng)然也行，那就是origin直接畫圖，一般可能是等高圖多。

B、view--->toolbars--->volume visualization, 可以調(diào)出creat slices,這樣就可以選擇2D 的electron density，然后選中這個

slice，在properties中修改 slice crystal direction(修改所取面的晶向)，修改slice fractional postion(修改你所取的面的確

定位置)，然后從工具欄選擇color map, 即可得到想要的面的電荷密度

40、關(guān)于價態(tài)的問題

我算了一下TiO2的結(jié)構(gòu)

但是它給出的結(jié)果如下：

Species Ion s p d f Total Charge(e)

================ O 1 1.87 4.79 0.00 0.00 6.65-0.65 O 2 1.87 4.79 0.00 0.00 6.65-0.65 O 3 1.86 4.78 0.00 0.00 6.65-0.65 O 4 1.86 4.78 0.00 0.00 6.65-0.65 O 5 1.84 4.80 0.00 0.00 6.64-0.64 O 6 1.84 4.80 0.00 0.00 6.64-0.64 O 7 1.84 4.80 0.00 0.00 6.64-0.64 O 8 1.84 4.80 0.00 0.00 6.65-0.65 O 9 1.84 4.78 0.00 0.00 6.62-0.62 O 10 1.84 4.78 0.00 0.00 6.62-0.62 O 11 1.84 4.78 0.00 0.00 6.62-0.62 O 12 1.84 4.78 0.00 0.00 6.62-0.62 Ti 1 2.24 6.25 2.23 0.00 10.72 1.28 Ti 2 2.24 6.25 2.23 0.00 10.72 1.28 Ti 3 2.21 6.24 2.24 0.00 10.69 1.31 Ti 4 2.21 6.24 2.24 0.00 10.69 1.31 Ti 5 2.25 6.26 2.18 0.00 10.69 1.31 Ti 6 2.25 6.25 2.19 0.00 10.68 1.32 Ti 7 2.25 6.26 2.18 0.00 10.69 1.31 Ti 8 2.26 6.27 2.17 0.00 10.70 1.30

理論上說：Ti應(yīng)該是＋4價，O是－2價，為什么才是－0。6和1。3多呢？

希望高手指教

答：A、你說的是一個分子式 的價態(tài)，而計算的結(jié)果是一個晶胞上每個原子均勻分得的電子量是晶胞能量最低的優(yōu)化結(jié)果，從計算結(jié)

果可以看到即使是同一個原子價態(tài)也不同，這是由于各個原子在空間分布不同。

B、離子鍵或者共價鍵之類的吧,共用電子的程度不同.另外也順便有個疑問:改變某原子的電荷在計算中有影響嗎?

C、這個是否與你定義的原子的半徑有一定的關(guān)系，如果你定義的O的原子半徑大，則所帶的電量就大，反之亦然。不知道MS里面是不

是這樣，不過VASP里面是這樣的D、前面說的是設(shè)置問題

關(guān)于你說的計算結(jié)果，理解是這樣的：

以O(shè)1為例子

Species Ion s p d f Total Charge(e)======================

O 1 1.87 4.79 0.00 0.00 6.65-0.65

計算以前O1的電子結(jié)構(gòu)是 2s2 2p4，Total ＝6（e）

計算后O1的結(jié)構(gòu)變?yōu)?s1.872p4.79，Total ＝6.65（e）

-0.65 表明優(yōu)化以后，O1得到0.65（e）

E、如果考慮的是純離子，當(dāng)然就是＋4和－2了。

但是由于Ti和O之間形成共價鍵，價帶不是完全有O原子軌道構(gòu)成

而是有O原子和Ti原子軌道貢獻構(gòu)成。這部分貢獻可以通過PDOS可以分析出來。

CASTEP中PDOS面積表示電子數(shù)。

也就是由于形成共價鍵，導(dǎo)致價帶有Ti原子的貢獻，當(dāng)電子在價帶上填充時

填充在價帶中Ti原子所貢獻的那部分態(tài)上的電子劃歸為Ti原子的電子，這樣

由于價帶不是純O原子的軌道貢獻，當(dāng)然不可能得到2個電子，所以也就不可能是－2價。

如果Ti和O是純離子，也就是Ti的原子軌道在價帶上對O軌道的貢獻可以忽略，這時候

才可能打到＋4和－2價。

由于Ti－O之間是共價鍵，所以O(shè)和Ti不可能為－2和＋4價。

第五篇：MS計算模擬實驗報告

固體結(jié)構(gòu)及電子態(tài)計算模擬實驗報告

一、實驗?zāi)康?/p>

通過實際操作初步地了解和掌握Materials Studio，特別是其中的Dmol3和Castep模塊的工作原理和操作步驟。通過學(xué)習(xí)Materials Studio軟件，能夠自己獨立地進行簡單的固體結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)造和相關(guān)電子結(jié)構(gòu)的計算和分析。

二、實驗原理

第一性原理的理論計算的主要理論基礎(chǔ)是量子力學(xué)的基本方程和相對論效應(yīng)，在第一性原理的發(fā)展過程中，相繼提出了變分原理、泡利不相容原理、Hartree-Fock近似、Slater矩陣、關(guān)聯(lián)相互能、密度泛函理論以及含時密度泛函理論等。其基本思路就是它的基本思想是將多原子構(gòu)成的實際體系理解為由電子和原子核組成的多粒子系統(tǒng)，運用量子力學(xué)等基本的物理原理最大限度地對問題進行“非經(jīng)驗”處理。密度泛函理論現(xiàn)在已經(jīng)成為計算凝聚態(tài)物理的重要理論基礎(chǔ)，并被廣泛應(yīng)用于原子、分子、團簇、固體和表面的幾何結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)的計算。

隨著計算機的高速發(fā)展，使得計算物理成為可能。依靠高性能計算機強大的計算能力，市場上研發(fā)出了很多基于第一性原理計算（尤其是密度泛函理論方法）的軟件包。其中最具代表性的就是Materials studio。其模塊中的Dmol3程序是一個先進的密度泛函框架下的量子力學(xué)程序，它不僅可以模擬固體、表面、低維體系，而且能夠模擬氣相和液相。它可以計算體系的能量，能帶結(jié)構(gòu)，態(tài)密度，磁性等。

三、實驗主要步驟

⑴ 建立α石英晶體：

①選擇P3221空間群；

②確定晶格參數(shù)；

③加入Si和O原子，確定相關(guān)參數(shù)；

⑵ AlAs半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)及相關(guān)計算

①導(dǎo)入AlAs半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，并選擇單胞；

②在Dmol3模塊中選擇Calculation，設(shè)置能帶結(jié)構(gòu)計算的相關(guān)參數(shù)；

③計算完畢，選中得到的*.xsd文件；

④在Dmol3沒款中選擇analysis，選擇Band structure后點擊View，得到能帶圖；

⑤同理可以計算AlAs的電子態(tài)密度、電子密度等。

四、數(shù)據(jù)分析及實驗結(jié)果展示

圖為α石英晶體，其中黃色+是硅原子，紅色+是氧原子。

如圖是Materials studio 7 中系統(tǒng)自帶的α石英晶體的空間結(jié)構(gòu)。發(fā)現(xiàn)跟之前做的略有差別，結(jié)構(gòu)圖中還包含了Si-O鍵，其中各個原子在空間上的位置與上圖是一一對應(yīng)的。

為了畫出系統(tǒng)自帶α石英晶體空間結(jié)構(gòu)圖的效果，需要對圖形做一些修飾。右擊背景選擇Display Style 可以對atom和lattice的樣式作出修改。

在菜單build中選擇bond，畫出Si-O鍵后，與系統(tǒng)自帶的標(biāo)準(zhǔn)圖就十分相似了。

左圖是AlAs空間結(jié)構(gòu)圖；右圖是AlAs在單胞中的空間結(jié)構(gòu)圖。

如圖，是通過Dmol3模塊計算得到的AlAs能帶結(jié)構(gòu)（縱坐標(biāo)的能量單位是Hartree，1Hartree=27.2eV）。從圖中可以看出AlAs的價帶頂和導(dǎo)帶底之間存在一定寬度的能隙，寬度大約為0.1Ha（2.2eV），能隙寬度正好是半導(dǎo)體材料范圍，所以從能帶中可以看出AlAs材料是一種半導(dǎo)體。

如圖，是通過Dmol3模塊計算得到的AlAs電子態(tài)密度圖。電子態(tài)密度圖在-0.4-0.35Ha之間有一個峰，在0-0.1Ha有個谷，基本上和能帶結(jié)構(gòu)相吻合。

如圖，是通過Dmol3計算得到的電子密度圖。

五、體會和評論

Materials studio作為一個成熟的商業(yè)化科研軟件，的確非常好用，大量的圖形界面便于初學(xué)者快速上手。因為研究方向相近（分子動力學(xué)模擬）的緣故，平時也經(jīng)常需要進行大量運算，所用的軟件為Gromacs和NAMD。由于都是開源軟件，其使用起來就沒有那么方便，都需要在Linux系統(tǒng)下通過命令行來完成任務(wù)，圖形顯示也需要借助第三方軟件才能完成。分子動力學(xué)模擬的理論基礎(chǔ)是牛頓第三定律為中心的經(jīng)典力學(xué)，研究原子之間的相互作用，整個體系通常會包含幾千甚至幾萬個原子。而第一性原理計量是基于量子力學(xué)，雖然研究的體系相對小，但是計算量也非常大，對于較為復(fù)雜的系統(tǒng)單單依靠PC端是無法完成的，所以特別了解了下，Materials studio也有Linux系統(tǒng)下的版本，支持多核多節(jié)點運算。

分子動力學(xué)模擬在生物領(lǐng)域也有很大的應(yīng)用，可以模擬多肽、蛋白質(zhì)、甚至一段DNA。隨著納米材料的興起，生物大分子與納米材料相互作用，也成為一個熱門領(lǐng)域?？梢越柚鶰aterials studio強大的建模模塊，構(gòu)造出想要的納米材料，再講生成的納米材料參數(shù)輸入分子動力學(xué)模擬軟件，兩款軟件可以配合使用。