3.1 用可靠的力优化水分子

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。

3.1.1 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。

3.1.2 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。

3.1.2.1 输入块 1

&CONTROL
 calculation='relax', prefix='water', pseudo_dir='./pseudo',
 outdir='./scratch/water', tprnfor=.true.,
 etot_conv_thr=1.0d-6, forc_conv_thr=1.0d-4, nstep=100
/
&SYSTEM
 ibrav=1, A=18.0, nat=3, ntyp=2,
 ecutwfc=70, ecutrho=560, occupations='fixed'
/
&ELECTRONS
 conv_thr=1.0d-10, mixing_beta=0.3
/
&IONS
 ion_dynamics='bfgs'
/
ATOMIC_SPECIES
O 15.999 O.PBE.UPF
H 1.008 H.PBE.UPF
ATOMIC_POSITIONS angstrom
O 9.000 9.000 9.000
H 9.780 9.000 9.620
H 8.230 9.000 9.600
K_POINTS gamma

3.1.3 实作研究

3.1.3.1 原理与准备

结构优化依靠力推进，因此总能变化很小时，噪声较大的力仍会造成假极小值。使用一致的 H、O PBE 赝势，在 18 Å 立方盒中建立中性水分子。固定晶胞，因为真空大小是边界条件选择，不是待优化晶格参数。下面的初始几何合理但未经优化。

3.1.3.2 完整原创模板

参见上方输入块 1。

提交前检查最短原子间距。每个离子步都要检查电子收敛与最大未约束力。优化结束后，把最终坐标复制到新的 scf 输入，以更严格电子设置独立验证力。用笛卡尔向量计算两根 O–H 键长及 H–O–H 键角，不要从透视图估计。

3.1.3.3 检查、陷阱与练习

能量阈值用 Ry，力阈值用 Ry/bohr，优化判据与实际最终力都要检查。若 BFGS 反复重置，先排查 SCF 噪声、不合理初始结构和约束，不要只增加步数。气相分子具有平移及转动自由度，小幅整体漂移不等于化学结构畸变。练习：从另一不对称结构出发，比较最终内坐标和能量，再检查有偶极矩分子的盒长依赖。