<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&nbsp;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>&nbsp;------------------------------------------------------------------------------</div><div>&nbsp;Initial State</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;1 &nbsp;( -0.352578, &nbsp;0.610683, 12.000001 ) &nbsp; &nbsp; 0.60267243</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;2 &nbsp;( -0.352578, -0.610683, 12.000000 ) &nbsp; &nbsp; 0.60267233</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;3 &nbsp;( &nbsp;0.705155, &nbsp;0.000000, 12.000001 ) &nbsp; &nbsp; 0.60267249</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;4 &nbsp;( &nbsp;0.000000, &nbsp;0.000000, 11.999996 ) &nbsp; &nbsp; 1.03588860</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;5 &nbsp;( &nbsp;0.357562, &nbsp;1.840684, &nbsp;4.000000 ) &nbsp; &nbsp; 0.60267395</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;6 &nbsp;( &nbsp;0.357559, &nbsp;0.619314, &nbsp;4.000000 ) &nbsp; &nbsp; 0.60267487</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;7 &nbsp;( &nbsp;1.415300, &nbsp;1.230002, &nbsp;4.000000 ) &nbsp; &nbsp; 0.60267488</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;8 &nbsp;( &nbsp;0.710140, &nbsp;1.230000, &nbsp;4.000015 ) &nbsp; &nbsp; 1.03634288</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;9 &nbsp;( &nbsp;0.000000, &nbsp;0.000000, &nbsp;4.000006 ) &nbsp; &nbsp; 1.03588731</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; 10 &nbsp;( -0.710140, -1.230000, 11.999980 ) &nbsp; &nbsp; 1.03634402</div><div>&nbsp; Sum of centres and spreads ( &nbsp;2.130421, &nbsp;3.690000, 79.999997 ) &nbsp; &nbsp; 7.76050374</div><div>&nbsp;</div><div>&nbsp; &nbsp; &nbsp; 0 &nbsp; &nbsp; 0.776E+01 &nbsp; &nbsp; 0.0000000000 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;7.7605037421 &nbsp; &nbsp; &nbsp; 6.36 &nbsp;&lt;-- CONV</div><div>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; O_D= &nbsp; &nbsp; &nbsp;0.2585153 O_OD= &nbsp; &nbsp; &nbsp;1.5936799 O_TOT= &nbsp; &nbsp; &nbsp;7.7605037 &lt;-- SPRD</div></div></div><div><br></div><div><div><div><br></div><div>&nbsp;Writing checkpoint file graphite.chk... done</div><div><br></div><div>&nbsp;Final State</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;1 &nbsp;( -0.355069, &nbsp;0.614998, 12.000030 ) &nbsp; &nbsp; 0.54986868</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;2 &nbsp;( -0.355069, -0.614998, 12.000031 ) &nbsp; &nbsp; 0.54986863</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;3 &nbsp;( &nbsp;0.710139, &nbsp;0.000000, 12.000031 ) &nbsp; &nbsp; 0.54986870</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;4 &nbsp;( &nbsp;0.000000, &nbsp;0.000000, 11.999956 ) &nbsp; &nbsp; 1.03587760</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;5 &nbsp;( &nbsp;0.355069, &nbsp;1.845001, &nbsp;3.999973 ) &nbsp; &nbsp; 0.54986870</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;6 &nbsp;( &nbsp;0.355069, &nbsp;0.614998, &nbsp;3.999974 ) &nbsp; &nbsp; 0.54986865</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;7 &nbsp;( &nbsp;1.420283, &nbsp;1.229999, &nbsp;3.999973 ) &nbsp; &nbsp; 0.54986864</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;8 &nbsp;( &nbsp;0.710140, &nbsp;1.229999, &nbsp;4.000062 ) &nbsp; &nbsp; 1.03633230</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;9 &nbsp;( &nbsp;0.000000, &nbsp;0.000000, &nbsp;4.000038 ) &nbsp; &nbsp; 1.03587875</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; 10 &nbsp;( -0.710140, -1.229999, 11.999930 ) &nbsp; &nbsp; 1.03633257</div><div>&nbsp; Sum of centres and spreads ( &nbsp;2.130422, &nbsp;3.689998, 79.999997 ) &nbsp; &nbsp; 7.44363322</div><div>&nbsp;</div><div>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;Spreads (Ang^2) &nbsp; &nbsp; &nbsp; Omega I &nbsp; &nbsp; &nbsp;= &nbsp; &nbsp; 5.908308580</div><div>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; ================ &nbsp; &nbsp; &nbsp; Omega D &nbsp; &nbsp; &nbsp;= &nbsp; &nbsp; 0.020570360</div><div>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;Omega OD &nbsp; &nbsp; = &nbsp; &nbsp; 1.514754280</div><div>&nbsp; &nbsp; Final Spread (Ang^2) &nbsp; &nbsp; &nbsp; Omega Total &nbsp;= &nbsp; &nbsp; 7.443633219</div><div>&nbsp;------------------------------------------------------------------------------</div><div>&nbsp;Time for wannierise &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;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>&nbsp;------------------------------------------------------------------------------</div><div>&nbsp;Initial State</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;1 &nbsp;( -0.349901, &nbsp;0.598862, 14.995413 ) &nbsp; &nbsp; 0.62617014</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;2 &nbsp;( -0.347302, -0.612222, 14.998605 ) &nbsp; &nbsp; 0.61406608</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;3 &nbsp;( &nbsp;0.695169, -0.009180, 14.993375 ) &nbsp; &nbsp; 0.64937494</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;4 &nbsp;( &nbsp;0.000002, -0.000002, 14.706700 ) &nbsp; &nbsp;17.86025818</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;5 &nbsp;( &nbsp;0.358160, &nbsp;1.838524, &nbsp;5.001654 ) &nbsp; &nbsp; 0.61232466</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;6 &nbsp;( &nbsp;0.360228, &nbsp;0.628444, &nbsp;5.008041 ) &nbsp; &nbsp; 0.65266434</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;7 &nbsp;( &nbsp;1.411733, &nbsp;1.231610, &nbsp;5.001470 ) &nbsp; &nbsp; 0.60771954</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;8 &nbsp;( &nbsp;0.710141, &nbsp;1.229999, &nbsp;4.735334 ) &nbsp; &nbsp;15.16970546</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;9 &nbsp;( &nbsp;0.000001, -0.000001, &nbsp;4.752679 ) &nbsp; &nbsp;14.71429866</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; 10 &nbsp;( -0.710141, -1.230001, 14.707123 ) &nbsp; &nbsp;17.71804348</div><div>&nbsp; Sum of centres and spreads ( &nbsp;2.128092, &nbsp;3.676033, 98.900394 ) &nbsp; &nbsp;69.22462547</div><div>&nbsp;</div><div>&nbsp; &nbsp; &nbsp; 0 &nbsp; &nbsp; 0.692E+02 &nbsp; &nbsp; 0.0000000000 &nbsp; &nbsp; &nbsp; 69.2246254748 &nbsp; &nbsp; &nbsp; 6.35 &nbsp;&lt;-- CONV</div><div>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; O_D= &nbsp; &nbsp; 29.7816077 O_OD= &nbsp; &nbsp; 32.8026254 O_TOT= &nbsp; &nbsp; 69.2246255 &lt;-- SPRD</div></div><div><br></div><div><div>&nbsp;Final State</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;1 &nbsp;( -0.355898, &nbsp;0.615907, 15.047911 ) &nbsp; &nbsp; 0.55389069</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;2 &nbsp;( -0.356443, -0.615759, 15.029877 ) &nbsp; &nbsp; 0.55225267</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;3 &nbsp;( &nbsp;0.711527, &nbsp;0.000548, 15.020749 ) &nbsp; &nbsp; 0.55177652</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;4 &nbsp;( -0.000694, -0.000132, 14.966088 ) &nbsp; &nbsp; 1.24801183</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;5 &nbsp;( &nbsp;0.354420, &nbsp;1.846537, &nbsp;4.957860 ) &nbsp; &nbsp; 0.55345004</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;6 &nbsp;( &nbsp;0.354167, &nbsp;0.613572, &nbsp;4.967165 ) &nbsp; &nbsp; 0.55287958</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;7 &nbsp;( &nbsp;1.421761, &nbsp;1.230258, &nbsp;4.961887 ) &nbsp; &nbsp; 0.55318423</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;8 &nbsp;( &nbsp;0.710343, &nbsp;1.230548, &nbsp;5.043238 ) &nbsp; &nbsp; 1.16093772</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; &nbsp;9 &nbsp;( -0.000472, -0.002028, &nbsp;5.154334 ) &nbsp; &nbsp; 1.60886377</div><div>&nbsp; WF centre and spread &nbsp; 10 &nbsp;( -0.708131, -1.229836, 14.867101 ) &nbsp; &nbsp; 1.50509444</div><div>&nbsp; Sum of centres and spreads ( &nbsp;2.130578, &nbsp;3.689615,100.016210 ) &nbsp; &nbsp; 8.84034150</div><div>&nbsp;</div><div>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;Spreads (Ang^2) &nbsp; &nbsp; &nbsp; Omega I &nbsp; &nbsp; &nbsp;= &nbsp; &nbsp; 6.640392353</div><div>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; ================ &nbsp; &nbsp; &nbsp; Omega D &nbsp; &nbsp; &nbsp;= &nbsp; &nbsp; 0.188848567</div><div>&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;Omega OD &nbsp; &nbsp; = &nbsp; &nbsp; 2.011100578</div><div>&nbsp; &nbsp; Final Spread (Ang^2) &nbsp; &nbsp; &nbsp; Omega Total &nbsp;= &nbsp; &nbsp; 8.840341498</div><div>&nbsp;------------------------------------------------------------------------------</div><div>&nbsp;Time for wannierise &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;3.767 (sec)</div><div><br></div><div>&nbsp;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&nbsp;</div><div>10 Angstroms and you can notice this small effect in his results too.&nbsp;</div><div>This should be the reason for his antibonding pi bands looking&nbsp;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.&nbsp;</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>