<html><head></head><body style="word-wrap: break-word; -webkit-nbsp-mode: space; -webkit-line-break: after-white-space; ">Hi,<div>I started looking at wannier90 recently. First of all, many thanks to the developers for making available such a wonderful tool.</div><div>While going through the examples I found one problem I would like to comment on.</div><div>It must be related with handling finite differences from k-points for large supercells.</div><div>If one modifies example 10 for graphite to have a larger unit cell size in the z direction it automatically separates further the layers and the bands</div><div>become that of graphene.</div><div>By modifying accordingly the energy windows I can reproduce the bands for graphene reported in your accepted RMP paper.</div><div>The recipe of eliminating one of the carbon layers and separating the layers also gives essentially the same band structure of graphene.</div><div>The problem starts when the z-axis cell size becomes too large. When the inter-graphene layer distances are greater than about 8 angstroms</div><div>you start noticing that the center of the initial projections of the pz orbitans are slightly out of plane.</div><div><br></div><div><br></div><div>To illustrate my point I copy below the relevant regions of graphite.wout for two cases.</div><div>One is for graphite with Lz = 16 angstroms, this is 8 angstroms separation between layers</div><div>and another for Lz = 20 angstroms. You can notice that already for Lz=16 angstroms it starts to show</div><div>tiny out of plane displacements of the pz (or sigma) orbital projections from the planes that become notoriously larger when Lz=20 angstroms.</div><div><br></div><div><br></div><div>Lz = 16 angstroms (200 iterations)</div><div><div><div> ------------------------------------------------------------------------------</div><div> Initial State</div><div>  WF centre and spread    1  ( -0.352578,  0.610683, 12.000001 )     0.60267243</div><div>  WF centre and spread    2  ( -0.352578, -0.610683, 12.000000 )     0.60267233</div><div>  WF centre and spread    3  (  0.705155,  0.000000, 12.000001 )     0.60267249</div><div>  WF centre and spread    4  (  0.000000,  0.000000, 11.999996 )     1.03588860</div><div>  WF centre and spread    5  (  0.357562,  1.840684,  4.000000 )     0.60267395</div><div>  WF centre and spread    6  (  0.357559,  0.619314,  4.000000 )     0.60267487</div><div>  WF centre and spread    7  (  1.415300,  1.230002,  4.000000 )     0.60267488</div><div>  WF centre and spread    8  (  0.710140,  1.230000,  4.000015 )     1.03634288</div><div>  WF centre and spread    9  (  0.000000,  0.000000,  4.000006 )     1.03588731</div><div>  WF centre and spread   10  ( -0.710140, -1.230000, 11.999980 )     1.03634402</div><div>  Sum of centres and spreads (  2.130421,  3.690000, 79.999997 )     7.76050374</div><div> </div><div>      0     0.776E+01     0.0000000000        7.7605037421       6.36  <-- CONV</div><div>        O_D=      0.2585153 O_OD=      1.5936799 O_TOT=      7.7605037 <-- SPRD</div></div></div><div><br></div><div><div><div><br></div><div> Writing checkpoint file graphite.chk... done</div><div><br></div><div> Final State</div><div>  WF centre and spread    1  ( -0.355069,  0.614998, 12.000030 )     0.54986868</div><div>  WF centre and spread    2  ( -0.355069, -0.614998, 12.000031 )     0.54986863</div><div>  WF centre and spread    3  (  0.710139,  0.000000, 12.000031 )     0.54986870</div><div>  WF centre and spread    4  (  0.000000,  0.000000, 11.999956 )     1.03587760</div><div>  WF centre and spread    5  (  0.355069,  1.845001,  3.999973 )     0.54986870</div><div>  WF centre and spread    6  (  0.355069,  0.614998,  3.999974 )     0.54986865</div><div>  WF centre and spread    7  (  1.420283,  1.229999,  3.999973 )     0.54986864</div><div>  WF centre and spread    8  (  0.710140,  1.229999,  4.000062 )     1.03633230</div><div>  WF centre and spread    9  (  0.000000,  0.000000,  4.000038 )     1.03587875</div><div>  WF centre and spread   10  ( -0.710140, -1.229999, 11.999930 )     1.03633257</div><div>  Sum of centres and spreads (  2.130422,  3.689998, 79.999997 )     7.44363322</div><div> </div><div>         Spreads (Ang^2)       Omega I      =     5.908308580</div><div>        ================       Omega D      =     0.020570360</div><div>                               Omega OD     =     1.514754280</div><div>    Final Spread (Ang^2)       Omega Total  =     7.443633219</div><div> ------------------------------------------------------------------------------</div><div> Time for wannierise            3.627 (sec)</div></div></div><div><br></div><div>---------</div><div><br></div><div><br></div><div>Lz = 20 angstroms</div><div><br></div><div><div> ------------------------------------------------------------------------------</div><div> Initial State</div><div>  WF centre and spread    1  ( -0.349901,  0.598862, 14.995413 )     0.62617014</div><div>  WF centre and spread    2  ( -0.347302, -0.612222, 14.998605 )     0.61406608</div><div>  WF centre and spread    3  (  0.695169, -0.009180, 14.993375 )     0.64937494</div><div>  WF centre and spread    4  (  0.000002, -0.000002, 14.706700 )    17.86025818</div><div>  WF centre and spread    5  (  0.358160,  1.838524,  5.001654 )     0.61232466</div><div>  WF centre and spread    6  (  0.360228,  0.628444,  5.008041 )     0.65266434</div><div>  WF centre and spread    7  (  1.411733,  1.231610,  5.001470 )     0.60771954</div><div>  WF centre and spread    8  (  0.710141,  1.229999,  4.735334 )    15.16970546</div><div>  WF centre and spread    9  (  0.000001, -0.000001,  4.752679 )    14.71429866</div><div>  WF centre and spread   10  ( -0.710141, -1.230001, 14.707123 )    17.71804348</div><div>  Sum of centres and spreads (  2.128092,  3.676033, 98.900394 )    69.22462547</div><div> </div><div>      0     0.692E+02     0.0000000000       69.2246254748       6.35  <-- CONV</div><div>        O_D=     29.7816077 O_OD=     32.8026254 O_TOT=     69.2246255 <-- SPRD</div></div><div><br></div><div><div> Final State</div><div>  WF centre and spread    1  ( -0.355898,  0.615907, 15.047911 )     0.55389069</div><div>  WF centre and spread    2  ( -0.356443, -0.615759, 15.029877 )     0.55225267</div><div>  WF centre and spread    3  (  0.711527,  0.000548, 15.020749 )     0.55177652</div><div>  WF centre and spread    4  ( -0.000694, -0.000132, 14.966088 )     1.24801183</div><div>  WF centre and spread    5  (  0.354420,  1.846537,  4.957860 )     0.55345004</div><div>  WF centre and spread    6  (  0.354167,  0.613572,  4.967165 )     0.55287958</div><div>  WF centre and spread    7  (  1.421761,  1.230258,  4.961887 )     0.55318423</div><div>  WF centre and spread    8  (  0.710343,  1.230548,  5.043238 )     1.16093772</div><div>  WF centre and spread    9  ( -0.000472, -0.002028,  5.154334 )     1.60886377</div><div>  WF centre and spread   10  ( -0.708131, -1.229836, 14.867101 )     1.50509444</div><div>  Sum of centres and spreads (  2.130578,  3.689615,100.016210 )     8.84034150</div><div> </div><div>         Spreads (Ang^2)       Omega I      =     6.640392353</div><div>        ================       Omega D      =     0.188848567</div><div>                               Omega OD     =     2.011100578</div><div>    Final Spread (Ang^2)       Omega Total  =     8.840341498</div><div> ------------------------------------------------------------------------------</div><div> Time for wannierise            3.767 (sec)</div><div><br></div><div> Writing checkpoint file graphite.chk... done</div></div><div><br></div><div><br></div><div>Actually there is a previous email from a Chinese fellow last month showing results for graphene with interlayer separation of </div><div>10 Angstroms and you can notice this small effect in his results too. </div><div>This should be the reason for his antibonding pi bands looking different from the results in RMP paper outside the inner window.</div><div><br></div><div>My questions are:</div><div>1. Why are the initial projections of the wannier functions not centered exactly at the same z values like in normal graphite?</div><div><br></div><div>2. Why the localization procedure fails to bring them back in plane? I believe this question is related with 1.</div><div><br></div><div>3. How to foresee when this type of problems can happen in supercell calculations of slab geometries?</div><div>It certainly would be problematic if a DFT calculation can provide the inputs but for some reason wannier90.x cannot cope</div><div>with systems that have large vacuum spacing between the slabs. </div><div><br></div><div><br></div><div>From a more practical point of view, my question would be what to change in an example case of</div><div>graphite with Lz = 30 angstroms to prevent the centers from moving out of the plane? The input files would be essentially the same as</div><div>that provided with the codes but changing Lz = 30 and changing the energy windows. Another change was that I used norm conserving instead of ultrasoft.</div><div><div>I tried changing several other parameters, like increasing the density of in plane kx, ky, points to balance the weights</div><div>of the b vectors and their anisotropy but this did not have any effect. Switching on and off guiding_centres flag didn't do anything either.</div><div>Increasing the number of kz further increases the weight imbalance between the</div><div>b vectors but sometimes seemed to improve the final results but never completely and could not see any systematic behavior.</div><div>At times I needed to modify the 'search_shells' parameter to a larger number when very large Lz were used.</div><div>I haven't tried but I don't think that changing '<span class="Apple-style-span" style="color: rgb(26, 26, 24); font-size: 12px; ">dist cutoff mode' nor the specification of the '</span><span class="Apple-style-span" style="color: rgb(26, 26, 24); font-size: 12px; ">one dim axis</span><span class="Apple-style-span" style="color: rgb(26, 26, 24); font-size: 12px; ">' should be the solutions either.</span></div><div>The only clear thing I could conclude from trying different parameters was that when Lz becomes large enough, in this case larger than about 8 angstroms, the results start to go wrong.</div></div><div>However, from symmetry considerations I can't see why they should shift the wave functions centers.</div><div>Any insightful comment would be welcome.</div><div>Thanks,</div><div>Jeil</div><div><br></div><div><br></div></body></html>