top of page

Maximally localized Wannier orbital

We have used the plane wave basis set to describe the Kohn-Sham orbital. This allows us to very flexibly describe the orbitals, but it is not convenient to understand them in terms of the atomic orbitals; It is easier to use 2s, 2p, and sp2 orbitals. To do this, here we construct a localized orbital by applying a unitary transformation to the Kohn-Sham orbitals, which diagonalize the Kohn-Sham Hamiltonian.

By constructing the maximally localized Wannier orbital, we usually obtain atomic orbitals as expected, although this is not trivially easy. Wannier orbital, which is expected to be familiar to you, is constructed by superposing Kohn-Sham orbitals belonging to various wave numbers, or k-vectors. This is done using single band. By superposing Kohn-Sham orbitals belonging different bands in addition, we can localize the orbitals further.

Here we do scf and nscf calculations as a preparation.

&control

calculation = 'scf'

prefix='graphene',

tstress = .true.

tprnfor = .true.

pseudo_dir = './',

outdir='./work/'

disk_io='low'

wf_collect=.true.

/

&system

ibrav = 4,

celldm(1) = 4.602,

celldm(3) = 4,

nat = 2,

ntyp = 1,

ecutwfc = 30.0,

ecutrho = 150.0,

occupations = 'smearing'

smearing = 'm-p'

degauss = 0.01

/

&electrons

mixing_beta = 0.7

conv_thr = 1.0d-8

/

ATOMIC_SPECIES

C 12.0107 C.pz-van_ak.UPF ATOMIC_POSITIONS {alat}

C 0.00 0.00 0.00

C 0.00 0.57735026918962576451 0.00 K_POINTS {automatic}

12 12 1 0 0 0

&control
 calculation = 'nscf'
 prefix='graphene',
 tstress = .true.
 tprnfor = .true.
 pseudo_dir = './',
 outdir='./work/'
 disk_io='low'
 wf_collect=.true.
/
&system
 ibrav = 4,
 celldm(1) = 4.602,
 celldm(3) = 4,
 nat = 2,
 ntyp = 1,
 ecutwfc = 30.0,
 ecutrho = 150.0,
 occupations = 'smearing'
 smearing = 'm-p'
 degauss = 0.01
 nbnd = 16
/
&electrons
 mixing_beta = 0.7
 conv_thr = 1.0d-8
/
ATOMIC_SPECIES
C  12.0107  C.pz-van_ak.UPF
ATOMIC_POSITIONS {alat}
C 0.00 0.00 0.00
C 0.00 0.57735026918962576451 0.00
K_POINTS {crystal}
144
     0.00000000     0.00000000     0.00000000     0.00694444
     0.00000000     0.08333333     0.00000000     0.00694444
     0.00000000     0.16666667     0.00000000     0.00694444
     0.00000000     0.25000000     0.00000000     0.00694444
     0.00000000     0.33333333     0.00000000     0.00694444
     0.00000000     0.41666667     0.00000000     0.00694444
     0.00000000     0.50000000     0.00000000     0.00694444
     0.00000000     0.58333333     0.00000000     0.00694444
     0.00000000     0.66666667     0.00000000     0.00694444
     0.00000000     0.75000000     0.00000000     0.00694444
     0.00000000     0.83333333     0.00000000     0.00694444
     0.00000000     0.91666667     0.00000000     0.00694444
     0.08333333     0.00000000     0.00000000     0.00694444
     0.08333333     0.08333333     0.00000000     0.00694444
     0.08333333     0.16666667     0.00000000     0.00694444
     0.08333333     0.25000000     0.00000000     0.00694444
     0.08333333     0.33333333     0.00000000     0.00694444
     0.08333333     0.41666667     0.00000000     0.00694444
     0.08333333     0.50000000     0.00000000     0.00694444
     0.08333333     0.58333333     0.00000000     0.00694444
     0.08333333     0.66666667     0.00000000     0.00694444
     0.08333333     0.75000000     0.00000000     0.00694444
     0.08333333     0.83333333     0.00000000     0.00694444
     0.08333333     0.91666667     0.00000000     0.00694444
     0.16666667     0.00000000     0.00000000     0.00694444
     0.16666667     0.08333333     0.00000000     0.00694444
     0.16666667     0.16666667     0.00000000     0.00694444
     0.16666667     0.25000000     0.00000000     0.00694444
     0.16666667     0.33333333     0.00000000     0.00694444
     0.16666667     0.41666667     0.00000000     0.00694444
     0.16666667     0.50000000     0.00000000     0.00694444
     0.16666667     0.58333333     0.00000000     0.00694444
     0.16666667     0.66666667     0.00000000     0.00694444
     0.16666667     0.75000000     0.00000000     0.00694444
     0.16666667     0.83333333     0.00000000     0.00694444
     0.16666667     0.91666667     0.00000000     0.00694444
     0.25000000     0.00000000     0.00000000     0.00694444
     0.25000000     0.08333333     0.00000000     0.00694444
     0.25000000     0.16666667     0.00000000     0.00694444
     0.25000000     0.25000000     0.00000000     0.00694444
     0.25000000     0.33333333     0.00000000     0.00694444
     0.25000000     0.41666667     0.00000000     0.00694444
     0.25000000     0.50000000     0.00000000     0.00694444
     0.25000000     0.58333333     0.00000000     0.00694444
     0.25000000     0.66666667     0.00000000     0.00694444
     0.25000000     0.75000000     0.00000000     0.00694444
     0.25000000     0.83333333     0.00000000     0.00694444
     0.25000000     0.91666667     0.00000000     0.00694444
     0.33333333     0.00000000     0.00000000     0.00694444
     0.33333333     0.08333333     0.00000000     0.00694444
     0.33333333     0.16666667     0.00000000     0.00694444
     0.33333333     0.25000000     0.00000000     0.00694444
     0.33333333     0.33333333     0.00000000     0.00694444
     0.33333333     0.41666667     0.00000000     0.00694444
     0.33333333     0.50000000     0.00000000     0.00694444
     0.33333333     0.58333333     0.00000000     0.00694444
     0.33333333     0.66666667     0.00000000     0.00694444
     0.33333333     0.75000000     0.00000000     0.00694444
     0.33333333     0.83333333     0.00000000     0.00694444
     0.33333333     0.91666667     0.00000000     0.00694444
     0.41666667     0.00000000     0.00000000     0.00694444
     0.41666667     0.08333333     0.00000000     0.00694444
     0.41666667     0.16666667     0.00000000     0.00694444
     0.41666667     0.25000000     0.00000000     0.00694444
     0.41666667     0.33333333     0.00000000     0.00694444
     0.41666667     0.41666667     0.00000000     0.00694444
     0.41666667     0.50000000     0.00000000     0.00694444
     0.41666667     0.58333333     0.00000000     0.00694444
     0.41666667     0.66666667     0.00000000     0.00694444
     0.41666667     0.75000000     0.00000000     0.00694444
     0.41666667     0.83333333     0.00000000     0.00694444
     0.41666667     0.91666667     0.00000000     0.00694444
     0.50000000     0.00000000     0.00000000     0.00694444
     0.50000000     0.08333333     0.00000000     0.00694444
     0.50000000     0.16666667     0.00000000     0.00694444
     0.50000000     0.25000000     0.00000000     0.00694444
     0.50000000     0.33333333     0.00000000     0.00694444
     0.50000000     0.41666667     0.00000000     0.00694444
     0.50000000     0.50000000     0.00000000     0.00694444
     0.50000000     0.58333333     0.00000000     0.00694444
     0.50000000     0.66666667     0.00000000     0.00694444
     0.50000000     0.75000000     0.00000000     0.00694444
     0.50000000     0.83333333     0.00000000     0.00694444
     0.50000000     0.91666667     0.00000000     0.00694444
     0.58333333     0.00000000     0.00000000     0.00694444
     0.58333333     0.08333333     0.00000000     0.00694444
     0.58333333     0.16666667     0.00000000     0.00694444
     0.58333333     0.25000000     0.00000000     0.00694444
     0.58333333     0.33333333     0.00000000     0.00694444
     0.58333333     0.41666667     0.00000000     0.00694444
     0.58333333     0.50000000     0.00000000     0.00694444
     0.58333333     0.58333333     0.00000000     0.00694444
     0.58333333     0.66666667     0.00000000     0.00694444
     0.58333333     0.75000000     0.00000000     0.00694444
     0.58333333     0.83333333     0.00000000     0.00694444
     0.58333333     0.91666667     0.00000000     0.00694444
     0.66666667     0.00000000     0.00000000     0.00694444
     0.66666667     0.08333333     0.00000000     0.00694444
     0.66666667     0.16666667     0.00000000     0.00694444
     0.66666667     0.25000000     0.00000000     0.00694444
     0.66666667     0.33333333     0.00000000     0.00694444
     0.66666667     0.41666667     0.00000000     0.00694444
     0.66666667     0.50000000     0.00000000     0.00694444
     0.66666667     0.58333333     0.00000000     0.00694444
     0.66666667     0.66666667     0.00000000     0.00694444
     0.66666667     0.75000000     0.00000000     0.00694444
     0.66666667     0.83333333     0.00000000     0.00694444
     0.66666667     0.91666667     0.00000000     0.00694444
     0.75000000     0.00000000     0.00000000     0.00694444
     0.75000000     0.08333333     0.00000000     0.00694444
     0.75000000     0.16666667     0.00000000     0.00694444
     0.75000000     0.25000000     0.00000000     0.00694444
     0.75000000     0.33333333     0.00000000     0.00694444
     0.75000000     0.41666667     0.00000000     0.00694444
     0.75000000     0.50000000     0.00000000     0.00694444
     0.75000000     0.58333333     0.00000000     0.00694444
     0.75000000     0.66666667     0.00000000     0.00694444
     0.75000000     0.75000000     0.00000000     0.00694444
     0.75000000     0.83333333     0.00000000     0.00694444
     0.75000000     0.91666667     0.00000000     0.00694444
     0.83333333     0.00000000     0.00000000     0.00694444
     0.83333333     0.08333333     0.00000000     0.00694444
     0.83333333     0.16666667     0.00000000     0.00694444
     0.83333333     0.25000000     0.00000000     0.00694444
     0.83333333     0.33333333     0.00000000     0.00694444
     0.83333333     0.41666667     0.00000000     0.00694444
     0.83333333     0.50000000     0.00000000     0.00694444
     0.83333333     0.58333333     0.00000000     0.00694444
     0.83333333     0.66666667     0.00000000     0.00694444
     0.83333333     0.75000000     0.00000000     0.00694444
     0.83333333     0.83333333     0.00000000     0.00694444
     0.83333333     0.91666667     0.00000000     0.00694444
     0.91666667     0.00000000     0.00000000     0.00694444
     0.91666667     0.08333333     0.00000000     0.00694444
     0.91666667     0.16666667     0.00000000     0.00694444
     0.91666667     0.25000000     0.00000000     0.00694444
     0.91666667     0.33333333     0.00000000     0.00694444
     0.91666667     0.41666667     0.00000000     0.00694444
     0.91666667     0.50000000     0.00000000     0.00694444
     0.91666667     0.58333333     0.00000000     0.00694444
     0.91666667     0.66666667     0.00000000     0.00694444
     0.91666667     0.75000000     0.00000000     0.00694444
     0.91666667     0.83333333     0.00000000     0.00694444
     0.91666667     0.91666667     0.00000000     0.00694444


 

bottom of page