跳转至

算例 10-benzene-mo：苯分子的 HOMO / LUMO cube 文件

目的

  • 练习 MO.fileout、num.HOMOs、num.LUMOs、MO.Nkpoint 的用法；
  • 认识 OpenMX 轨道 cube 的命名规则（homo{自旋}_{序号}）和轨道 cube 第 1 行写入的本征值；
  • 观察苯的二重简并 π 轨道（HOMO e1g、LUMO e2u），并在 VESTA 中画出正负相位的等值面。

对应教程：第10章 电荷分析、分子轨道与 cube 可视化 §5。

文件说明

文件 说明
Benzene_MO.dat OpenMX 输入：GGA-PBE，C6.0-s2p2d1 / H6.0-s2p1，Cluster 求解器，输出 2 个 HOMO 和 2 个 LUMO
job.slurm 最简 Slurm 脚本，运行后列出轨道文件、HOMO 序号与本征值

运行前修改 DATA.PATH（指向包含 PAO/ 与 VPS/ 的目录）。

运行步骤

sbatch job.slurm
# or
mpirun -np 4 openmx Benzene_MO.dat -nt 1 > benzene.std 2>&1

预期结果 / 如何检查

ls benzene.homo0_0.cube benzene.homo0_1.cube benzene.lumo0_0.cube benzene.lumo0_1.cube
grep "HOMO =" benzene.out                      # expected: HOMO = 15 (30 valence electrons)
grep -A 22 "Eigenvalues (Hartree)" benzene.out # eigenvalues 14/15 and 16/17 nearly degenerate
head -n 2 benzene.homo0_0.cube                 # eigenvalue written in the comment lines
  • 苯有 6×4 + 6×1 = 30 个价电子，非自旋极化时占据 15 个轨道，故 HOMO = 15；
  • 第 14、15 个本征值（HOMO−1、HOMO）近似相等，第 16、17 个（LUMO、LUMO+1）也近似相等；
  • 只生成 homo0_*/lumo0_*（自旋 0），因为这是非自旋极化计算；
  • HOMO–LUMO 能隙 = (ε16 − ε15) × 27.2114 eV。GGA 的 Kohn–Sham 能隙系统性小于实验能隙，只用于定性比较。

在 VESTA 中打开 benzene.homo0_0.cube，Isosurface level 取 0.02–0.05，显示正、负两种颜色：应看到垂直于分子平面、上下反号的 π 型轨道。两条简并轨道的形状可能相对教科书图形转过一个角度——它们的任意线性组合都是本征态。

注意事项

  • MO.Nkpoint 在 Cluster 计算中必须为 1，否则 OpenMX 报 MO.Nkpoint should be 1 for the cluster calculation. 并退出。
  • 想看 LCAO 系数（例如验证 HOMO 只由 C 的 pz 组成），把 level.of.fileout 改为 2 重算，在 benzene.out 中查找 "LCAO coefficients"。
  • 几何未优化；需要定量结果时先按第6章做结构优化。

返回第10章