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PFP (Preferred Potential) モデルの計算モード (calc_mode) 選択、対応元素、適用範囲を扱うスキルです。 PFP, Preferred Potential, calc_mode選択, EstimatorCalcMode, PBE, PBE_U, PBE_PLUS_D3, PBE_U_PLUS_D3, R2SCAN, R2SCAN_PLUS_D3, WB97XD, 旧モード名 CRYSTAL_U0, CRYSTAL, CRYSTAL_U0_PLUS_D3, CRYSTAL_PLUS_D3, MOLECULE, Hubbard U, D3分散補正, 対応元素, supported_elements, PFP適用範囲外, 励起状態, 帯電系, 電子物性, HOMO, LUMO, バンドギャップ, 粗視化, 磁気秩序, model_version, バージョン選択, 最新版, v9.0.0, latest, 推奨バージョン (calc_mode との組み合わせの範囲で) に関するコード生成・モード選択判断時に使用してください。

PFP モデル・計算モード (calc_mode)

概要

PFP (Preferred Potential) は Matlantis のコアとなる、グラフニューラルネットワークベースの汎用原子間ポテンシャルです。 PFP は複数の汎関数に基づく計算モード (calc_mode) を提供しており、対象系の性質や用途に応じて適切なモードを選択する必要があります。 計算モードは結果の精度と物理的妥当性を大きく左右する、最も重要な設定の 1 つです。

calc_mode の選択フローチャート

計算対象は？
+-- 遷移金属酸化物・強相関系 -> PBE_U (分散力が重要なら PBE_U_PLUS_D3)
+-- 分子結晶・液体・吸着系
|   +-- 実験値との定量比較が重要 -> R2SCAN_PLUS_D3
|   +-- 定性的・スクリーニング用途 -> PBE_PLUS_D3
+-- バルク結晶の形成エネルギー
|   +-- 実験値と比較 -> R2SCAN
|   +-- Materials Project と比較 -> PBE (または PBE_U)
+-- 有機分子系
|   +-- 単分子系、9元素のみ (H,C,N,O,F,P,S,Cl,Br) かつDFT結果の再現用途-> WB97XD
|   +-- それ以外 -> R2SCAN_PLUS_D3
+-- 迷ったとき -> PBE　(分散力が重要なら PBE_PLUS_D3、遷移金属酸化物を含むなら PBE_U_PLUS_D3)

モード一覧

モード	汎関数	対応元素	主な用途
PBE (旧: CRYSTAL_U0)	GGA-PBE	96元素（v3.0.0 ~ v6.0.0では72元素, v2.0.0では55元素）	バルク系で汎用（v8.0.0以前でデフォルト）
PBE_U (旧: CRYSTAL)	GGA-PBE + Hubbard U	96元素（v3.0.0 ~ v6.0.0では72元素, v2.0.0では55元素）	遷移金属酸化物・強相関系
PBE_PLUS_D3 (旧: CRYSTAL_U0_PLUS_D3)	GGA-PBE + D3分散力補正	96元素（v3.0.0 ~ v6.0.0では72元素, v2.0.0では55元素）	分子結晶、液体（定性）、複合系
PBE_U_PLUS_D3 (旧: CRYSTAL_PLUS_D3)	GGA-PBE + U + D3	96元素（v3.0.0 ~ v6.0.0では72元素, v2.0.0では55元素）	遷移金属酸化物+有機配位子
R2SCAN	meta-GGA R2SCAN	96元素（v8.0.0では72元素, v7.0.0以前では使用不可）	バルク系で汎用・高精度（v9.0.0でデフォルト）
R2SCAN_PLUS_D3	meta-GGA R2SCAN + D3	96元素（v8.0.0では72元素, v7.0.0以前では使用不可）	汎用・高精度（v8.0.0では定量評価）
WB97XD (旧: MOLECULE)	hybrid omegaB97X-D	9元素のみ	有機分子単分子（非推奨、DFT結果の再現用途のみ）

バージョン (model_version)

PFP には複数のモデルバージョンがあり、Estimator(model_version=...) で指定します。

• バージョンは数値が大きいほど新しい版です（一般的なパッケージのセマンティックバージョニングと同じ。例: v9.0.0 > v8.0.0）。
• 新しいバージョンほど学習データが多く、より広い物質系に対して汎用的かつ高精度になります。特別な理由（過去の計算の再現など）がなければ最新版の使用を推奨します。
• 現時点の最新版は v9.0.0（2026/05/26 リリース、デフォルト calc_mode は R2SCAN）です。
• バージョンは model_version="v9.0.0" のように明示的に固定して指定することを推奨します。 model_version="latest" は使用しないでください。将来 PFP がアップデートされた際に解決される版が変わり、計算結果や挙動が予期せず変化する可能性があるためです（再現性の観点からも明示指定が安全）。
• 利用可能なバージョンの確認: estimator.available_models
• 各バージョンの対応元素・デフォルト calc_mode・リリース時期の詳細は guidebook の PFP Versions (matlantis/references/guidebook/pfp_versions.md) を参照。

対応元素

• PBE/PBE_U/R2SCAN: 最大96元素 (H〜Cm)、バージョン依存
• PBE_UのHubbard U補正の対象: 特定の遷移金属(V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Wの9元素)
• WB97XD: 9元素のみ (H, C, N, O, F, P, S, Cl, Br)
• 実行時確認: estimator.supported_elements()

PFP の適用範囲外

PFP は以下を扱えません:

• 励起状態
• 帯電系
• 電子物性 (HOMO/LUMO, バンドギャップ)
• 粗視化モデル
• 磁気秩序 (Hubbard U 以上の精度)
• Uパラメーター数値の変更（特定のUパラメーターで学習データを収集しているため）