3.3.3 限制下的结构优化

前面我们涉及到的结构优化主要是“所有原子坐标和三条轴全放开”或者“原子移动，轴固定”的结构优化。有些特殊的结构优化，可能需要固定住某些原子，或者固定住某些轴。这时候就需要在一定限制条件下做relax计算。

（1）固定POSCAR中某些原子的结构优化？

有些时候，我们需要研究一个气体分子在某个材料表面的扩散、吸附或表面重构问题时，此时的POSCAR结构原子很多，事实上只有表面附近的原子会移动（前提是你已经单独对材料表面、衬底优化过了）。因此为了减小计算量我们可以对远离表面的原子固定，只优化表面附近几层的原子位置。此时POSCAR写法如下：

Si8
1.0
5.0000000000000000 0.0000000000 0.0000000000
0.0000000000 5.0000000000000000 0.0000000000
0.0000000000 0.0000000000 5.0000000000000000
Si
8
Selective Dynamics
Direct
0.250000000 0.250000000 0.250000000  F F F
0.000000000 0.500000000 0.500000000  T T T
0.250000000 0.750000000 0.750000000  T T T
0.000000000 0.000000000 0.000000000  T T T
0.750000000 0.250000000 0.750000000  T T T
0.500000000 0.500000000 0.000000000  T T T
0.750000000 0.750000000 0.250000000  T T T
0.500000000 0.000000000 0.500000000  T T T

注意看红框重点，首先多了一行Selective Dynamics内容；其次，每一个原子坐标的右边多了F和T，F表示固定。第一个F对应该原子的坐标的第一个值。这里这个POSCAR表示：在relax过程中，固定住第一个(0.25,0.25,0.25)原子，剩下七个原子的坐标在relax过程中可以移动。可用手动设置T和F，或者借助vaspkit-402功能实现。

如果固定的原子不合理，可能会导致有些原子受力始终没法低于EDIFFG，此时需要适当放开更多的原子继续优化。

（2）固定c轴的结构优化？（二维材料）

当我们研究二维材料时，通常在第三个维度Z方向加上15-20Å的真空层，来避免Z方向上周期性所导致的层与层之间的相互影响（这带来的后果就是在相同ENCUT下，有了真空层就需要更多的平面波数量）。在优化过程中我们只需要对该胞做固定c轴（放开ab轴）的结构优化，VASP目前本身不支持这一点，需要人为另外编译。请自行搜索“VASP固定c轴的结构优化”。