I_CONSTRAINED_M

1

方向约束

将原子磁矩的方向约束到由 M_CONSTR指定的单位矢量方向，但不约束其大小。

E=E0+∑Iλ[MI−MI0(MI0⋅MI)]2

需要研究特定磁各向异性或磁矩取向，但允许磁矩大小弛豫。

2

大小与方向约束

将原子磁矩的矢量（包括大小和方向）约束到由 M_CONSTR指定的目标矢量。

E=E0+∑Iλ(MI−MI0)2

需要严格将磁矩固定在某个特定值（如模拟高自旋态、特定磁序）。

4

方向与符号约束(VASP.6.4+)

约束磁矩的方向，并确保其投影与目标方向同号（即防止磁矩翻转）。

E=E0+∑Iλ(||MI||−MI0⋅MI)

确保磁矩在优化过程中不改变方向，适用于能量面较平坦、易发生磁矩翻转的体系。

研究磁各向异性 (MAE)

I_CONSTRAINED_M = 1。将 M_CONSTR设置为不同方向单位矢量，计算不同方向下的能量差。

模拟特定磁态 (如铁磁、反铁磁)

I_CONSTRAINED_M = 2。将 M_CONSTR设置为目标磁矩矢量（如 0 0 3.0和 0 0 -3.0表示反铁磁）。

防止磁矩在弛豫中翻转

I_CONSTRAINED_M = 4(VASP.6.4+)。设置 M_CONSTR为初始磁矩方向。

初始测试

从适中的 LAMBDA(如 50) 开始，逐步增加直至收敛。

检查结果

始终监控 OSZICAR中的 E_p和 MW_int，确保约束有效且惩罚能量可接受。

核心功能

通过在总能量 E0上增加一个惩罚项，将原子局域磁矩驱动到用户指定的目标方向或大小。惩罚项的强度由 LAMBDA参数控制。

必需配套参数

M_CONSTR: 指定每个原子的目标磁矩矢量（对于 I_CONSTRAINED_M=1是单位矢量；对于 =2是完整的矢量）。LAMBDA: 惩罚项的权重系数。值越大，约束越强，但会引入额外的惩罚能量 (E_p)。RWIGS: 定义计算每个原子局域磁矩的积分球半径。必须确保球之间不重叠，且尽可能大以包含足够的磁化密度。

工作流程

1. 进行初步计算，了解体系的磁矩大致情况。2. 在 INCAR中设置 I_CONSTRAINED_M, M_CONSTR, LAMBDA(初始值 ~10-100), RWIGS。3. 运行计算，从 OSZICAR中检查 E_p(惩罚能量) 和 MW_int(平滑积分磁矩)。4. 逐步增大 LAMBDA (如每次乘10)，并重启计算，直到 MW_int接近 M_CONSTR且 E_p变得很小，此时约束有效且对总能量影响最小。

输出信息

在 OSZICAR中查找：• E_p: 惩罚项对总能量的贡献。应随 LAMBDA增大而减小。• MW_int: 平滑积分后的原子磁矩。这是实际被约束的量。• lambda*MW_perp: 等效的约束“磁场”，反映了为维持约束所需施加的势场大小。

兼容性

适用于自旋极化 (ISPIN=2) 和非共线磁性 (LNONCOLLINEAR=.TRUE.) 计算。