8.2 Car–Parrinello 动力学：保持虚电子绝热分离

这些输入和起始模型为未执行的教学示例。原创配图为示意图，不是计算结果。使用前请验证版本相关语法、授权数据、数值收敛及科学模型。

8.2.1 模型、单位与来源记录

PW 截断能与能量使用 Ry，常见力输出使用 Ry/bohr，压力使用 kbar。几何卡片须明确坐标单位。不同程序具有不同输入语法与时间单位约定。

原创示意图：Car–Parrinello 动力学：保持虚电子绝热分离。不声称已有数值计算结果。

8.2.2 未执行输入与明确修改片段

按照下方说明确认每个片段的母计算与替换位置；片段不自动构成独立输入。保留空行与文件来源要求。

8.2.2.1 输入块 1

! Conceptual CP-specific preparation deck delta, NOT a PW input.
! Supply a CP-compatible tested SYSTEM, species, cell and positions.
&CONTROL
 calculation='cp', restart_mode='from_scratch',
 prefix='water_cp', outdir='./scratch/water_cp', pseudo_dir='./pseudo',
 nstep=200, dt=3.0, ndw=51
/
&ELECTRONS
 electron_dynamics='damp', emass=300.0
/
&IONS
 ion_dynamics='none'
/

8.2.2.2 输入块 2

! Production continuation only after successful electronic preparation.
! CONTROL: restart_mode='restart', ndr=51, ndw=52, dt=3.0
&ELECTRONS
 electron_dynamics='verlet', emass=300.0
/
&IONS
 ion_dynamics='verlet'
/

8.2.3 实作研究

8.2.3.1 原理与准备

cp.x 在 Car–Parrinello 框架中以虚质量传播电子自由度，与 PW MD 每步收敛电子的概念不同。前提是小型有隙体系、充分准备的波函数及离子/电子时间尺度分离。不能把 PW 保存目录改名后当作 CP 重启，必须使用 CP 的初始化与重启格式。

8.2.3.2 原创两阶段 CP 修改项

参见上方输入块 1。

这里刻意提供 CP 专用修改段，而不是可直接生产运行的完整输入；完整卡片需对照随附 CP 示例及赝势组合核验。第一阶段固定离子优化电子，确认收敛后才进入第二阶段。CP 使用 Hartree 原子时间单位，因此 dt=3 约为 0.0726 fs。emass=300 是 CP 定义的电子虚质量原子单位，不是以 amu 表示的离子质量。尽管 CP 总体采用 Hartree 原子单位，波函数与密度截断能仍明确以 Ry 输入。

8.2.3.3 检查、陷阱与练习

跟踪虚电子动能、离子动能及适当的 CP 守恒量。离子温度稳定不等于已实现绝热分离。受控地联合测试虚质量与时间步长，和短程 BOMD 力或轨迹对照，并观察电子是否持续升温。金属或小带隙体系的分离可能很困难，不能把 CP 宣传为普遍更快的 BOMD 替代品。记录 ndr/ndw 重启继承关系，避免覆盖唯一重启。

练习：解释减小虚质量为何通常需要缩短步长，以及虚电子动能为何不是物理电子温度。建立 CP/BOMD 对照表，包含真实时长、力精度、守恒量与计算成本，在两种方法真正运行前保持结果为空。