2模型和计算模拟参数计算

2.1 CALYPSO软件介绍

CALYPSO方法是一种基于粒子群优化算法的晶体结构预测程序。对于团簇的结构预测，首先通过随机结构生成，当然引入了对称性的限制，且对每一代引入随机结构的百分比以此来保证结构的多样性[7]。在本工作中，对于不同原子数目的钛团簇我们首先利用CALYPSO程序生成出上百个初始候选结构，然后我们再利用第一性原理软件Gaussian程序对这些候选结构进行精确的结构优化和总能计算[10]。通过结构弛豫可以有效地降低势能面的噪音，使得产生物理上更加合理的结构，大大提高全局的收敛速度。CALYPSO软件是吉林大学马琰铭教授课题组开发的拥有自主知识产权的程序和方法[7-9]。目前已被许多科研工作者使用。

2.2 CALYPSO程序的输入文件

CALYPSO程序只需要一个核心输入文件，input.dat文件，它包含了结构预测需要的相关参数，文件里参数出现的顺序可以随机调整，#打头表示注释行，程序不读入。下面是预测时用到的input.dat的参数列表。对于团簇结构预测，需要用到三个参数，LMC、Cluster和Vacancy三个。对于LMC表示，在结构演化中是否加入Metropolis能量判别准则，对于团簇预测，推荐设置为True。Cluster参数表示是否展开团簇结构预测；Vacancy表示所研究的团簇与其最近邻的重复单元之间的距离。下面为相应的参数设置：

图1. CALYPSO软件的input.dat文件内容

使用CALYPSO软件时可以利用相应的例子输入，每个参数都自带具有相应的解释说明行。input.dat文件里参数设置很容易上手。从上面可以看出，CALYPSO方法在预测时入门是比较容易的，使用也较方便。在处理分析也可根据cak.py –h提示操作。通过初始的结构选取，可以利用更高精度的优化方法获得相应的几何结构特征。例如本工作中，先利用PBE的方法获得初始的几何结构，选取能量较低的几个结构再利用B3LYP的方法进行进一步优化。