チュートリアル

Quantum ESPRESSO
体積弾性率V11.6.3
2024年8月8日

株式会社クロスアビリティ

Copyright 2008-2024 X-Ability Co., Ltd.

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本書について•本書はWinmostar V11の使用例を示すチュートリアルです。

•初めてWinmostar V11をお使いになる方はビギナーズマニュアルを参照してください。

•各機能の詳細を調べたい方はユーザマニュアルを参照してください。

•

本書の内容の実習を希望される方は、講習会を受講ください。
– Winmostar導入講習会：基礎編チュートリアルの操作方法のみ紹介します。

– Winmostar基礎講習会：理論的な背景、結果の解釈の解説、基礎編チュートリアルの操作方法、基礎編以外のチュートリアルの一部の操作方法を紹介します。
– 個別講習会：ご希望に応じて講習内容を自由にカスタマイズして頂けます。
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本書の内容通りに操作が進まない場合は、まずよくある質問を参照してください。

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よくある質問で解決しない場合は、情報の蓄積・管理のため、お問合せフォームに、不具合の再現方法とその時に生成されたファイルを添付しご連絡ください。

•本書の著作権は株式会社クロスアビリティが有します。株式会社クロスアビリティの許諾なく、いかなる形態での内容のコピー、複製を禁じます。
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概要
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本チュートリアルの実施にはWinmostar V11プロフェッショナル版エリートが必要です。
本書ではSi結晶についてまず構造最適化計算を実行します。そして、最適化後の構造を等倍した構造を複数生成して、それぞれに対しSCF計算を連続実行し、そこから得られた体積-エネルギー線図から体積弾性率を計算する手順を示します。

注意点：• k点の取り方、擬ポテンシャルの種類、カットオフエネルギーは計算結果に影響を与えます。
本チュートリアルではすぐに結果を取得できるよう、精度を落とした設定を用います。
• 体積をスキャンする適切な範囲は物質によって変化することがあります。
• Quantum ESPRESSOの計算方法及び計算設定内容の詳しい説明は、次の弊社記事をご覧ください。https://qiita.com/xa_member
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動作環境設定•

Winmostar V11.5.0以降を利用しかつ64bit環境をご利用の方は、CygwinWM 2023/04/05バージョン以降をインストール、環境設定してください。
–•2023/04/05バージョン以降のCygwinWMには推奨バージョンの64bit版Quantum ESPRESSOが同梱されています。

上記に該当しない場合、または推奨バージョン以外のQuantumESPRESSOを利用したい方は、別途Windows版Quantum ESPRESSOのインストールと環境設定が必要です。

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Winmostar V11の動作モード
V11にはプロジェクトモードとファイルモードの2つの動作モードが用意されています。
本書ではプロジェクトモードでの操作方法を解説します。

プロジェクトモード V11新機能
ユーザは個々のファイルを意識することなくジョブを管理できます。
基本的にこのモードを推奨します。
ファイルモード
ユーザは個々のファイルを明示的に作成、管理します。操作方法はV10以前と一緒です。

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I. 系のモデリング（初期構造）•

基本的な操作方法はQE基礎編チュートリアルを参照してください。

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初期構造の作成方法の詳細はWinmostarユーザマニュアル 5.初期構造の作成方法を参照してください。

1. Winmostarを起動し、新規プロジェクト（3次元構造を入力）をクリックします。（すでに起動している場合は先にファイル｜閉じるをクリックします。）
2. プロジェクト名に「si_eos_qe」と入力し保存をクリックします。
3. ファイル｜インポート｜Samplesファイル｜si.cifをクリックします。
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任意のファイルを読み込む場合はこの段階で代わりにファイル｜ファイルをインポートを使います。

4. ファイルをインポートダイアログで破棄して読み込みをクリックします。

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II. 計算の実行（構造最適化計算）
1. ツールバーのソルバからQuantum ESPRESSOを選択し(ワークフロー設定) をクリックします。プリミティブセルに変換するか聞かれたらはいをクリックします。
2. Preset を 「 Optimize(Atom&Cell) 」 に 変 更 し て か ら 、 Pseudo file を 「 pbe*rrkjus_psl*.upf」、Precisionを「High」に変更します。
– 計算精度を落として計算を早く終了させたい場合はPrecisionを「Medium」にします。
3. OKをクリックし、ジョブの設定ウィンドウで適宜設定した後実行をクリックします。

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III.系のモデリング（体積を変えた構造）
1. work1_QE_Relaxの状態がENDになったら、アクションのCoordinate (Final)をクリックします。
2. ツール｜構造をスキャンをクリックします。「…出力可能なファイル形式に変更し編集を続行しますか？」と表示されたらはいをクリックし、「変更を上書き保存しますか？」と表示されたらいいえをクリックします。
3. Transform cell similarly に チ ェ ッ ク を 入 れ Value の Min に 「 -0.025 」 、 Interval に「0.005」、# of stepsに「11」と入力しOKをクリックします。

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IV.計算の実行（体積を変えた計算）
1. ツールバーの(ワークフロー設定) をクリックします。「継続ジョブを実行しますか？」と聞かれたらいいえをクリックします。
2. Presetを「Optimize(Atom)」に変更してから、Pseudo fileを「pbe-*rrkjus_psl*.upf」、Precisionを「High」に変更します。
– 計算精度を落として計算を早く終了させたい場合はPrecisionを「Medium」にします。
3. Enable scan calculationにチェックを入れConfigをクリックします。
4. Target Variableを「%WM_STRUCT%」に変更しOKをクリックします。

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IV.計算の実行（体積を変えた計算）
1. 体積の異なる構造に対して同じk点数で計算するため、DetailsをクリックしK_POINTSを「automatic」に変更し、OKをクリックします。
– 応力を計算したい時は合わせてtstressにチェックを入れます。
2. Quantum ESPRESSO Workflow SetupウィンドウでOKをクリックし、ジョブの設定ウィンドウで適宜設定した後実行をクリックします。

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V. 結果解析
1. work2からwork12までの状態がENDになったら、ファイル｜プロジェクト｜パラメータ/構造スキャン結果表示をクリックします。
2. X Axisに「Volume」、Y Axisに「Total energy」を選択し、Drawをクリックします。
3. OptionsのFit Curveをクリックします。

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V. 結果解析
1. Typeを「Birch-Burnaghan for E(V)」に変更しFitをクリックします。
2. グラフ上で青線（E(V)曲線）とオレンジ線（フィッティングした曲線）が概ね重なることを確認したら、Fitted Parametersから「b0: 」の値をコピーします。
3. メインウィンドウに戻りツール｜単位を変換をクリックし、物理量を「Pressure」、左の単位を「Ry/A^3」、右の単位を「GPa」に変更します。そして左の数値に2でコピーしたb0の値をペーストすると、右側の欄にGPa単位での体積弾性率が表示されます。

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最後に
•

各機能の詳細を調べたい方はユーザマニュアルを参照してください。

ユーザマニュアル

Winmostar 講習会の風景•

本書の内容の 実習を希望され る方は 、Winmostar導入 講習 会 、Winmostar 基礎講習会、または個別講習会の受講をご検討ください。（詳細はP.2）•

本書の内容通りに操作が進まない場合は、まずよくある質問を参照してください。

•

よくある質問で解決しない場合は、情報の蓄積・管理のため、お問合せフォームに、不具合の再現方法とその時に生成されたファイルを添付しご連絡ください。
以上
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