<html>
  <head>
    <meta content="text/html; charset=ISO-8859-1"
      http-equiv="Content-Type">
  </head>
  <body text="#000000" bgcolor="#FFFFFF">
    <big><big><big> Dear all,<br>
          <br>
           I have not calculated correctly yet the spontaneous
          polarization of a water molecule as I mentioned in my last
          e-mail. Here, I gonna detail my calculation steps and put my
          inputs and main output and hope that someone could give any
          advice.<br>
           As I said, I did two simulation: (1) as Cantele suggested: my
          h2o.scf input  had tefield=.true. (it can be seen below); (2)
          And using th Wannier funciton centres which I calculated with
          following sequence of commands:<br>
          <br>
          <small>1) pw.x < h2o.scf >scf.out<br>
            2) pw.x < h2o.nscf >nscf.out<br>
            3) wannier90.x -pp h2o <br>
            4) pw2wannier90.x < h2o.pw2wan > pw2wan.out
            <br>
            5) wannier90.x h2o</small><br>
          <br>
          My inputs and main outputs are bellow. The polarization, using
          WFs, were calculated by the vectorial sum of ion positions
          times their atomic number less twice the WF centre sum.<br>
          <br>
           I repeated all calculations, using a "relax" command instead
          of "scf" command in step 1. The positions used on the
          following inputs (h2o.nscf, h2o.win and WF polarization
          calculations) were the relaxed atomic positions.<br>
          <br>
           The polarizations, which I found, are:<br>
          <small><br>
              Methods  |   Polarizations (Debye)<br>
             (1) tefield |    1.8179<br>
             (2) WFs    |    1.8966<br>
            <br>
             using 'relax' command:<br>
             (3) tefield |    1.7828<br>
             (4) WFs </small></big></big><small><big><big>   |    1.8544</big></big><br>
      </small></big>
    <meta http-equiv="CONTENT-TYPE" content="text/html;
      charset=ISO-8859-1">
    <title></title>
    <meta name="GENERATOR" content="LibreOffice 3.5 (Linux)">
    <style>
                <!-- 
                BODY,DIV,TABLE,THEAD,TBODY,TFOOT,TR,TH,TD,P { font-family:"Arial"; font-size:x-small }
                 -->
        </style><big><big><big><br>
           Anyone knows why the polarization values are so discrepant. I
          note that the discrepancies are greater if the atoms are
          dislocated to the center of the cubic cell.<br>
          <br>
            With best regards,
        </big></big></big><br>
    <big><big><big><br>
            Pedro Moreira</big></big></big><br>
    <br>
    <big><big><big><small><small>##h2o.scf########################################<br>
              &control<br>
                  calculation='scf',              ! it was substituted
              for 'nscf' and 'relax' in calculations with these names<br>
                  restart_mode='from_scratch',<br>
                 
              pseudo_dir='/home/pedro/Documentos/espresso-5.0/pseudo',<br>
                  outdir='/home/pedro/Documentos/espresso-5.0/exec1',<br>
                  prefix='h2o',<br>
                  tprnfor = .true.,<br>
                  nstep = 500,<br>
                  forc_conv_thr = 1.9e-4,<br>
                  tefield=.true.<br>
                  dipfield=.true.<br>
              /<br>
              &system<br>
                  ibrav = 0, <br>
                  nat = 3, ntyp = 2,<br>
                  ecutwfc = 70.0, ecutrho = 700.0,<br>
                  edir=3<br>
                  eamp=0.D0<br>
                  eopreg=0.1<br>
                  emaxpos=0.5<br>
              /<br>
              &electrons<br>
                  electron_maxstep = 500,<br>
              /<br>
              &ions<br>
              /<br>
              ATOMIC_SPECIES<br>
               H 1.00790 H.blyp-van_ak.UPF<br>
               O 15.9994 O.blyp-van_ak.UPF<br>
              ATOMIC_POSITIONS angstrom<br>
              O    0.0  0.0  0.0<br>
              H    0.77 0.0  0.62<br>
              H   -0.77 0.0  0.62<br>
              CELL_PARAMETERS angstrom<br>
                 10.6  0.00  0.00<br>
                 0.00  10.6  0.00<br>
                 0.00  0.00  10.6<br>
              K_POINTS {gamma}<br>
              ##############################################</small></small><br>
        </big></big>##scf.out#######################################<br>
           iteration #  6     ecut=    70.00 Ry     beta=0.70<br>
           Davidson diagonalization with overlap<br>
           ethr =  4.01E-07,  avg # of iterations =  2.0<br>
      <br>
    </big>
    <big>
           negative rho (up, down):  0.293E-02 0.000E+00<br>
      <br>
    </big>
    <big>
           Adding external electric field<br>
      <br>
    </big>
    <big>
           Computed dipole along edir(3) : <br>
              Dipole                0.7152 Ry au,          1.8179 Debye<br>
              Dipole field          0.0011 Ry au<br>
      <br>
    </big>
    <big>
              Potential amp.       -0.0403 Ry<br>
              Total length         18.0280 bohr<br>
      <br>
      <br>
    </big>
    <big>
           total cpu time spent up to now is      134.0 secs<br>
      <br>
    </big>
    <big>
           End of self-consistent calculation<br>
      <br>
    </big>
    <big>
                k = 0.0000 0.0000 0.0000 ( 39751 PWs)   bands (ev):<br>
      <br>
    </big>
    <big>
         -24.8436 -12.5614  -9.1444  -7.1431<br>
      <br>
      !    total energy              =     -34.42311963 Ry</big>
    <big><br>
           Harris-Foulkes estimate   =     -34.42315705 Ry<br>
           estimated scf accuracy    <       0.00000072 Ry<br>
      ##############################################<br>
      ##h2o.win######################################<br>
      num_wann        =  4 <br>
      num_iter        = 100<br>
      <br>
      begin atoms_cart<br>
      O    0.0  0.0  0.0<br>
      H    0.77 0.0  0.62<br>
      H   -0.77 0.0  0.62<br>
      end atoms_cart<br>
      <br>
      begin projections<br>
      random<br>
      end projections<br>
      <br>
      begin unit_cell_cart<br>
         10.6  0.00  0.00<br>
         0.00  10.6  0.00<br>
         0.00  0.00  10.6<br>
      end unit_cell_cart<br>
      <br>
      mp_grid    : 1 1 1 <br>
      gamma_only : true<br>
      <br>
      begin kpoints<br>
      0.0 0.0 0.0<br>
      end kpoints<br>
      ##############################################<br>
      ##h2o.pw2wan##################################<br>
      &inputpp <br>
         outdir = './'<br>
         prefix = 'h2o'<br>
         seedname = 'h2o'<br>
         spin_component = 'none'<br>
         write_mmn = .true.<br>
         write_amn = .true.<br>
         write_unk = .false.<br>
      /<br>
      ##############################################<br>
      ##h2o.wout_scf##################################<br>
       Writing checkpoint file h2o.chk... done<br>
      <br>
       Final State<br>
        WF centre and spread    1  ( -0.000000, -0.257416, -0.127263
      )     0.53681556<br>
        WF centre and spread    2  ( -0.399319,  0.000000,  0.338531
      )     0.49244402<br>
        WF centre and spread    3  (  0.399320, -0.000000,  0.338532
      )     0.49244441<br>
        WF centre and spread    4  (  0.000000,  0.257415, -0.127263
      )     0.53681748<br>
        Sum of centres and spreads (  0.000001, -0.000001,  0.422537
      )     2.05852147<br>
      <br>
               Spreads (Ang^2)       Omega I      =     1.816167784<br>
              ================       Omega D      =     0.000000000<br>
                                     Omega OD     =     0.242353686<br>
          Final Spread (Ang^2)       Omega Total  =     2.058521470<br>
 ------------------------------------------------------------------------------<br>
       Time for wannierise            0.012 (sec)<br>
      <br>
       Writing checkpoint file h2o.chk... done<br>
      ##############################################<br>
      ##relax.out####################################<br>
           Computed dipole along edir(3) : <br>
              Dipole                0.7014 Ry au,          1.7828 Debye<br>
              Dipole field          0.0011 Ry au<br>
      <br>
              Potential amp.       -0.0395 Ry<br>
              Total length         18.0280 bohr<br>
      <br>
      <br>
           total cpu time spent up to now is      688.6 secs<br>
      <br>
           End of self-consistent calculation<br>
      <br>
                k = 0.0000 0.0000 0.0000 ( 39751 PWs)   bands (ev):<br>
      <br>
         -24.9139 -12.7725  -9.0391  -7.1487<br>
      <br>
      !    total energy              =     -34.42371576 Ry<br>
           Harris-Foulkes estimate   =     -34.42371607 Ry<br>
           estimated scf accuracy    <          4.4E-10 Ry<br>
      <br>
           The total energy is the sum of the following terms:<br>
      <br>
           one-electron contribution =     -64.27367874 Ry<br>
           hartree contribution      =      33.58470996 Ry<br>
           xc contribution           =      -8.36936347 Ry<br>
           ewald contribution        =       4.63384732 Ry<br>
           electric field correction =       0.00076917 Ry<br>
      <br>
           convergence has been achieved in   4 iterations<br>
      <br>
           Forces acting on atoms (Ry/au):<br>
      <br>
           atom    1 type  2   force =    -0.00001778    0.00000017   
      0.00004093<br>
           atom    2 type  1   force =    -0.00002047   -0.00000010  
      -0.00001330<br>
           atom    3 type  1   force =     0.00003825   -0.00000007  
      -0.00002763<br>
      <br>
           Total force =     0.000069     Total SCF correction =    
      0.000038<br>
           SCF correction compared to forces is large: reduce conv_thr
      to get better values<br>
      <br>
           bfgs converged in   6 scf cycles and   5 bfgs steps<br>
           (criteria: energy < 0.10E-03, force < 0.19E-03)<br>
      <br>
           End of BFGS Geometry Optimization<br>
      <br>
           Final energy   =     -34.4237157619 Ry<br>
      Begin final coordinates<br>
      <br>
      ATOMIC_POSITIONS (angstrom)<br>
      O        0.000004575  -0.000000364   0.015670447<br>
      H        0.774640336   0.000000070   0.612163521<br>
      H       -0.774644910   0.000000294   0.612166031<br>
      End final coordinates<br>
      #################################################<br>
      ##h2o.wout_relax###################################<br>
      Writing checkpoint file h2o.chk... done<br>
      <br>
       Final State<br>
        WF centre and spread    1  (  0.000004, -0.255729, -0.113705
      )     0.53766112<br>
        WF centre and spread    2  ( -0.400232,  0.000000,  0.346762
      )     0.48541250<br>
        WF centre and spread    3  (  0.400236, -0.000000,  0.346762
      )     0.48540610<br>
        WF centre and spread    4  (  0.000005,  0.255727, -0.113705
      )     0.53766277<br>
        Sum of centres and spreads (  0.000013, -0.000002,  0.466114
      )     2.04614249<br>
      <br>
               Spreads (Ang^2)       Omega I      =     1.801532201<br>
              ================       Omega D      =     0.000000000<br>
                                     Omega OD     =     0.244610290<br>
          Final Spread (Ang^2)       Omega Total  =     2.046142491<br>
 ------------------------------------------------------------------------------<br>
      ##################################################<br>
    </big><br>
    <div class="moz-cite-prefix">
      <pre><big><big><big>Em 29-06-2012 18:06, Pedro Augusto F. P. Moreira escreveu:</big></big></big></pre>
    </div>
    <blockquote cite="mid:4FEE18C6.5090906@ifi.unicamp.br" type="cite">
      <pre wrap=""><big><big><big>  Dear all.

  I am trying to calculate the spontaneous electric polarization of a 
single water molecule as a test.
  I am using Quantum Espresso (pw.x and wannier90). I did by two 
methods:  (1) using  tefield=.true. as suggested by Cantele 
(<a class="moz-txt-link-freetext" href="http://www.democritos.it/pipermail/pw_forum/2009-March/011936.html">http://www.democritos.it/pipermail/pw_forum/2009-March/011936.html</a>) and 
(2) by Wannier function centres (WF).
  I run a set of simulations with different initial atomic positions. 
The first simulation, I used the positions mentioned by Cantele and 
found P = 1.82 D and P =1.84 D by method (1). By WF, P= 1.90 D and 1.92 
D. The first values are calculated with BLYP functional and the second 
ones with PBE functional.
  After that, I moved initially all atoms by a vector (1.0  0.0  0.0) 
angstrom, relaxed the molecule and did again the calculations above. I 
found for Cantele way: P = 1.78 D and 1.80 D. By WF, P = 6.33 D and 6.37 D.
  My questions are:

  (a) I expected to find values closer to 1.87 D in all calculations, 
but all they are diverging from this value by, at least, 2 %. Should I 
really expect it ?
  (b) Anyone knows what can be happening in WF calculations when I moved 
the atoms? I know that if the atoms were moved beyond the unit cell, a 
constant factor would be summed to polarization. But, I think that is 
not my case because the dislocation vector was 1.0 A , while my cubic 
cell has 10.6 A edges.

  With best regards,

  Pedro

</big></big></big></pre>
      <big>
      </big></blockquote>
    <br>
    <pre class="moz-signature" cols="72">-- 
Pedro Moreira

IFGW - Unicamp - Brazil</pre>
    <br>
    <br>
  </body>
</html>