使用Multiwfn创建CP2K输入文件

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使用Multiwfn创建CP2K输入文件

Multiwfn的安装

访问 Multiwfn 官网下载 noGUI 版本的 Multiwfn_3.8_dev_bin_Linux_noGUI.zip 安装包并使用 unzip 命令解压。

在 ~/.bashrc 加入以下命令：

最后，在 Multiwfn_3.8_dev_bin_Linux_noGUI 中增加可执行权限 chmod u+x Multiwfn_noGUI 即可。

Multiwfn创建CP2K输入文件

我们可以使用 Multiwfn 便捷地产生 CP2K 输入文件。

首先 ./Multiwfn_noGUI，并载入一个 Multiwfn 可以识别的至少含有结构信息的文件（例如 .cif、.xyz 等结构文件，但最好不要直接使用 POSCAR）；

然后在 Multiwfn 主菜单里输入 cp2k，并选择输入产生 CP2K 输入文件的路径（最好是命名为 cp2k.inp，方便提交）；

通过 Multiwfn 子菜单提示的各种选项，设置如何进行 CP2K 相关计算；

最后，选择选项 0（Generate input file now!）生成 CP2K 的输入文件 cp2k.inp；

修改 cp2k.inp 得到符合实际计算要求的输入文件。

注意，虽然这种方法非常简便，但绝对不能把 CP2K 当黑箱用。下面通过不同计算任务举例说明操作流程。

Multiwfn创建CP2K单点计算输入文件

以 GeTe（GeTe.cif 中共包含 8 个原子）为例，展示如何使用 Multiwfn 产生一个最简单的输入文件，即使用 PBE 泛函结合 DZVP-MOLOPT-SR-GTH 基组做单点计算。

依次键入：

程序返回如图所示的界面：

下面逐步介绍菜单中的选项设置，一般需要修改的选项加粗提示：

1：选择任务类型，默认是 Energy，这里改为 Energy + force，同时计算体系能量和原子受力。

7：设置周期性边界条件，默认 XYZ；

4：控制是否计算原子电荷，默认是 None；

3：控制是否输出 .cube 电荷密度文件，默认是 None；

2：控制是否输出记录原子、基函数、轨道等信息的 .molden 波函数文件，默认是 No；

1：选择泛函，默认 PBE 泛函；

2：选择基组和赝势，默认 DZVP-MOLOPT-SR-GTH；

3：选择色散校正类型，默认是 None；

4：选择 Diag 或 OT 自洽迭代算法，OT 算法只能应用于单 Gamma 点计算，这里选择 Diag 算法；

5：（如果选择 Diag 算法）选择密度矩阵混合算法，默认是 Broyden mixing，保持默认即可；

5：（如果选择 OT 算法）控制是否使用 outer SCF，默认是 Yes，保持默认即可；

6：（如果选择 Diag 算法）控制是否使用展宽，默认是 No，建议开启；

7：控制是否使用溶剂化模型，默认是 No;

8：设置 K 点，默认是仅使用 Gamma 点，这里参考 VASPKIT 中的 Accuracy Levels 0.03 对应的 K 点密度设置为 6 6 6；

13：是否使用更严格的收敛标准，默认是 No，建议开启，即设置 EPS_DEFAULT 1.0E-14 和 EPS_SCF 1.0E-07；

15：是否通过 TDDFT 计算激发态，默认是 No；

最后键入 -9 进入其他设置：

1：修改体系净电荷，默认是 0；

2：修改体系自旋多重度，默认是 1；

3：设置孤立体系的重复单元数，默认是 1 1 1；

4：控制是否使用更精细的网格，默认是 No；

5：设置 CUTOFF 和 REL_CUTOFF，这两个参数极大地影响计算效率和计算精度，需要经过严格的测试，本例中保持默认；

6：控制是否打印电偶极矩和磁矩，默认是 No；

8：控制是否使用 DFT + U，默认是 No，本例不使用；

9：设置原子磁矩初猜，对于有磁性的体系非常关键；

10：控制输出详细程度，默认是 Low，建议改成 MEDUIM；

11：设置外电场矢量；

12：设置展宽方法中的虚拟轨道数量；

13：是否将晶胞置于盒子中间，默认是 No；

14：是否打印轨道能量和占据，默认是 No，按需开启；

18：是否打印 EPR hyperfine coupling tensor，默认是 No，不太了解；

19：控制是否使用 constrained DFT (CDFT)，不太了解；

20：控制是否使用 LRIGPW 加速计算，默认是 No；

21：控制是否使用 LSSCF 方法加速计算，默认是 No；

22：设置泊松求解器类型，默认是 PERIODIC（适用于三维体系）；

23：控制是否使用表面偶极校正，默认是 None，可以选择应用于 X、Y、Z 三个方向；

30：控制是否通过结构文件读取原子坐标，默认是 No，建议开启；

键入 0 回到基本设置界面，再键入 0 生成单点计算相关的输入文件 cp2k.inp。

Multiwfn创建CP2K结构优化输入文件

以 GeTe（GeTe.cif 中共包含 216 个原子）为例。

1：选择任务类型，选择 Optimizing both structure and cell，同时优化原子位置和晶胞参数。

7：设置周期性边界条件，默认 XYZ；

5：选择输出文件格式，默认是 pdb 格式，建议改为 xyz 格式；

4：控制是否计算原子电荷，默认是 None；

3：控制是否输出 .cube 电荷密度文件，默认是 None；

2：控制是否输出记录原子、基函数、轨道等信息的 .molden 波函数文件，默认是 No；

1：选择泛函，默认 PBE 泛函，这里选择 PBEsol 泛函，这是一种很适合计算固体的泛函；

2：选择基组和赝势，默认 DZVP-MOLOPT-SR-GTH；

3：选择色散校正类型，默认是 None；

4：选择 Diag 或 OT 自洽迭代算法，OT 算法只能应用于单 Gamma 点计算，这里选择 Diag 算法；

5：（如果选择 Diag 算法）选择密度矩阵混合算法，默认是 Broyden mixing，保持默认即可；

5：（如果选择 OT 算法）控制是否使用 outer SCF，默认是 Yes，保持默认即可；

6：（如果选择 Diag 算法）控制是否使用展宽，默认是 No，建议开启；

7：控制是否使用溶剂化模型，默认是 No;

8：设置 K 点，默认是仅使用 Gamma 点，这里保持默认即可；

9：是否冻结原子位置，默认是 None；

10: 选择 BFGS、LBFGS、CG 优化算法，默认是 BFGS，这里保持默认即可；

11: 是否固定晶格参数，默认是 None；

12: 设置外压，默认是 1.01325E+00 bar，这里改为 isotropic external pressure; 0；

13：是否使用更严格的收敛标准，默认是 No；

15：是否通过 TDDFT 计算激发态，默认是 No；

键入 -9 进入其他设置，参考上一节。

最后，键入 0 回到基本设置界面，再键入 0 生成结构优化计算相关的输入文件 cp2k.inp。

Multiwfn创建CP2K分子动力学模拟输入文件

以 GeTe（GeTe.cif 中共包含 216 个原子）为例。

1：选择任务类型，选择 Molecular dynamics。

7：设置周期性边界条件，默认 XYZ；

6：控制输出轨迹的频率，默认是 1；

5：选择输出文件格式，默认是 pdb 格式，建议改为 xyz 格式；

4：控制是否计算原子电荷，默认是 None；

3：控制是否输出 .cube 电荷密度文件，默认是 None；

2：控制是否输出记录原子、基函数、轨道等信息的 .molden 波函数文件，默认是 No；

1：选择泛函，默认 PBE 泛函，这里选择 PBEsol 泛函，这是一种很适合计算固体的泛函；

2：选择基组和赝势，默认 DZVP-MOLOPT-SR-GTH；

3：选择色散校正类型，默认是 None；

4：选择 Diag 或 OT 自洽迭代算法，OT 算法只能应用于单 Gamma 点计算，这里选择 Diag 算法；

5：（如果选择 Diag 算法）选择密度矩阵混合算法，默认是 Broyden mixing，保持默认即可；

5：（如果选择 OT 算法）控制是否使用 outer SCF，默认是 Yes，保持默认即可；

6：（如果选择 Diag 算法）控制是否使用展宽，默认是 No，建议开启；

7：控制是否使用溶剂化模型，默认是 No;

8：设置 K 点，默认是仅使用 Gamma 点，这里保持默认即可；

9：是否冻结原子位置，默认是 None；

10: 选择热浴，推荐 Canonical sampling through velocity rescaling；

12: 设置压浴，默认是 None；

13：是否使用更严格的收敛标准，默认是 No；

15：是否通过 TDDFT 计算激发态，默认是 No；

键入 -9 进入其他设置，参考上一节。

最后，键入 0 回到基本设置界面，再键入 0 生成 AIMD 计算相关的输入文件 cp2k.inp。

在发表文章时提及输入文件是借助 Multiwfn 创建的并恰当引用 Multiwfn 程序原文，是对 Multiwfn 这个功能继续开发最好的鼓励与支持。