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示例 01：OpenMX 安装目录与数据库导览（OpenMX Installation & DFT_DATA19 Tour）

配套教程：第1章 OpenMX 概述、版本与学习路线

目的

第1章是概述性章节，没有需要提交的计算。本示例提供三个只读的小工具，帮助你在动手计算之前熟悉 OpenMX：

  1. 看清安装目录（source/、work/、DFT_DATA19/）里有什么、哪些后处理程序已经编译好；
  2. 查询 DFT_DATA19 数据库：每个 VPS 的价电子数与泛函类型、每个 PAO 的截断半径与可用轨道；
  3. 检查一个 .dat 输入文件的物种定义是否自洽（文件是否存在、基组写法、基函数数、初始上/下自旋电子数之和是否等于价电子数等）；
  4. 在 Hartree、eV、Ry、Bohr、Å、GV/m、Debye 等 OpenMX 常用单位之间换算。

文件说明

文件 说明
explore_openmx.sh 只读导览：目录大小、版本信息、是否保留补丁包、PAO/VPS 数量、常用 VPS 的价电子数、已编译的可执行文件、work/ 中的示例输入（含 System.Name、求解器、MD.Type）
list_dft_data.py 子命令 vps（列出 VPS：元素、原子序数 AtomSpecies、valence.electron、xc.type）、pao（列出 PAO：radial.cutoff.pao、PAO.Lmax、PAO.Mul）、check-dat（检查输入文件）；仅用 Python 标准库
omx_units.py 单位换算（CODATA 2018 常数），--table 打印速查表

运行步骤

cd /path/to/DFT-Tutorials/OpenMX/examples/01-overview-tour

# 1) tour of a source tree or of the Debian package
bash explore_openmx.sh $HOME/software/openmx4.0
bash explore_openmx.sh /opt/openmx4.0

# 2) query the database
export OMX_DATA=$HOME/software/openmx4.0/DFT_DATA19
python list_dft_data.py vps -e H C O Fe Ni          # valence electrons of all H/C/O/Fe/Ni pseudopotentials
python list_dft_data.py pao -e Fe                  # all Fe PAO files with cutoff radius and available l
python list_dft_data.py vps --csv > vps_table.csv  # whole database as CSV

# 3) check an input file (uses its DATA.PATH unless --data is given)
python list_dft_data.py check-dat ../03-first-calc-methane/Methane.dat --data $OMX_DATA

# 4) units
python omx_units.py --table
python omx_units.py -- -8.033540953061 Ha eV
python omx_units.py 3e-4 Ha/Bohr eV/Ang

所有命令都可以用 -h 查看帮助，例如 python list_dft_data.py check-dat -h。

预期结果 / 如何检查

  • explore_openmx.sh 应显示 DFT_DATA19/PAO/ 与 DFT_DATA19/VPS/ 都存在，并列出 H_PBE19 1.0、C_PBE19 4.0、O_PBE19 6.0、Fe_PBE19H 16.0、Fe_PBE19S 14.0 等价电子数（与手册 12.3 节推荐表一致）；可执行文件一栏若显示 not found，说明还没有在 source/ 中执行 make all（见第2章）；
  • list_dft_data.py vps -e Fe 应同时列出 Fe_PBE19H（16 个价电子）和 Fe_PBE19S（14 个价电子），这正是坐标行上/下自旋电子数之和必须与所选 VPS 对应的原因；
  • list_dft_data.py check-dat 对第3章的 Methane.dat 应报告 33 个基函数、8 个价电子，RESULT : OK；如果 DATA.PATH 仍是占位符，则会报错提示修改——这与 OpenMX 实际运行时的行为一致；
  • omx_units.py 1 Ha eV 输出 27.21138625 eV，3e-4 Ha/Bohr 约为 0.0154 eV/Ang。

注意事项

  • 三个工具都不修改任何文件，可以放心在安装目录上运行；
  • PAO.Mul 是 PAO 文件中每个角动量存放的径向函数个数，check-dat 用它判断 s3p2d2 这类写法是否超出文件所能提供的范围；推荐的轨道数仍以手册 12.3 节的 Quick/Standard/Precise 表为准；
  • check-dat 模仿 OpenMX 解析器的规则：关键词不区分大小写，# 之后为注释，同名关键词以第一次出现的为准；它只做静态检查，不能代替真正的计算；
  • 在 Windows 上编辑过的输入文件，check-dat 会提示 BOM、UTF-16、CRLF 或非 ASCII 字符等问题。