vasp的分子动力学模拟
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VASP参数设置详解计算材料2010-11-30 20:11:32 阅读197 评论0 字号:大中小订阅转自小木虫,略有增减软件主要功能:采用周期性边界条件(或超原胞模型)处理原子、分子、团簇、纳米线(或管)、薄膜、晶体、准晶和无定性材料,以及表面体系和固体l 计算材料的结构参数(键长、键角、晶格常数、原子位置等)和构型l 计算材料的状态方程和力学性质(体弹性模量和弹性常数)l 计算材料的电子结构(能级、电荷密度分布、能带、电子态密度和ELF)l 计算材料的光学性质l 计算材料的磁学性质l 计算材料的晶格动力学性质(声子谱等)l 表面体系的模拟(重构、表面态和STM模拟)l 从头分子动力学模拟l 计算材料的激发态(GW准粒子修正)计算主要的四个参数文件:INCAR ,POSCAR,POTCAR ,KPOINTS,下面简要介绍,详细权威的请参照手册INCAR文件:该文件控制VASP进行何种性质的计算,并设置了计算方法中一些重要的参数,这些参数主要包括以下几类:对所计算的体系进行注释:SYSTEM●定义如何输入或构造初始的电荷密度和波函数:ISTART,ICHARG,INIWAV●定义电子的优化–平面波切断动能和缀加电荷时的切断值:ENCUT,ENAUG–电子部分优化的方法:ALGO,IALGO,LDIAG–电荷密度混合的方法:IMIX,AMIX,AMIN,BMIX,AMIX_MAG,BMIX_MAG,WC,INIMIX,MIXPRE,MAXMIX–自洽迭代步数和收敛标准:NELM,NELMIN,NELMDL,EDIFF●定义离子或原子的优化–原子位置优化的方法、移动的步长和步数:IBRION,NFREE,POTIM,NSW –分子动力学相关参数:SMASS,TEBEG,TEEND,POMASS,NBLOCK,KBLOCK,PSTRESS–离子弛豫收敛标准:EDIFFG●定义态密度积分的方法和参数–smearing方法和参数:ISMEAR,SIGMA–计算态密度时能量范围和点数:EMIN,EMAX,NEDOS–计算分波态密度的参数:RWIGS,LORBIT●其它–计算精度控制:PREC–磁性计算:ISPIN,MAGMOM,NUPDOWN–交换关联函数:GGA,VOSKOWN–计算ELF和总的局域势:LELF,LVTOT–结构优化参数:ISIF–等等。
VASP参数设置详解计算材料2010-11-30 20:11:32 阅读197 评论0 字号:大中小订阅转自小木虫,略有增减软件主要功能:采用周期性边界条件(或超原胞模型)处理原子、分子、团簇、纳米线(或管)、薄膜、晶体、准晶和无定性材料,以及表面体系和固体l 计算材料的结构参数(键长、键角、晶格常数、原子位置等)和构型l 计算材料的状态方程和力学性质(体弹性模量和弹性常数)l 计算材料的电子结构(能级、电荷密度分布、能带、电子态密度和ELF)l 计算材料的光学性质l 计算材料的磁学性质l 计算材料的晶格动力学性质(声子谱等)l 表面体系的模拟(重构、表面态和STM模拟)l 从头分子动力学模拟l 计算材料的激发态(GW准粒子修正)计算主要的四个参数文件:INCAR ,POSCAR,POTCAR ,KPOINTS,下面简要介绍,详细权威的请参照手册INCAR文件:该文件控制VASP进行何种性质的计算,并设置了计算方法中一些重要的参数,这些参数主要包括以下几类:对所计算的体系进行注释:SYSTEM●定义如何输入或构造初始的电荷密度和波函数:ISTART,ICHARG,INIWA V●定义电子的优化–平面波切断动能和缀加电荷时的切断值:ENCUT,ENAUG–电子部分优化的方法:ALGO,IALGO,LDIAG–电荷密度混合的方法:IMIX,AMIX,AMIN,BMIX,AMIX_MAG,BMIX_MAG,WC,INIMIX,MIXPRE,MAXMIX–自洽迭代步数和收敛标准:NELM,NELMIN,NELMDL,EDIFF●定义离子或原子的优化–原子位置优化的方法、移动的步长和步数:IBRION,NFREE,POTIM,NSW–分子动力学相关参数:SMASS,TEBEG,TEEND,POMASS,NBLOCK,KBLOCK,PSTRESS–离子弛豫收敛标准:EDIFFG●定义态密度积分的方法和参数–smearing方法和参数:ISMEAR,SIGMA–计算态密度时能量范围和点数:EMIN,EMAX,NEDOS–计算分波态密度的参数:RWIGS,LORBIT●其它–计算精度控制:PREC–磁性计算:ISPIN,MAGMOM,NUPDOWN–交换关联函数:GGA,VOSKOWN–计算ELF和总的局域势:LELF,LVTOT–结构优化参数:ISIF–等等。
VASP 计算的过程遇到的问题01、第一原理计算的一些心得(1)第一性原理其实是包括基于密度泛函的从头算和基于Hartree-Fock自洽计算的从头算,前者以电子密度作为基本变量(霍亨伯格-科洪定理),通过求解Kohn-Sham方程,迭代自洽得到体系的基态电子密度,然后求体系的基态性质;后者则通过自洽求解Hartree-Fock方程,获得体系的波函数,求基态性质;评述:K-S方程的计算水平达到了H-F水平,同时还考虑了电子间的交换关联作用。
(2)关于DFT中密度泛函的Functional,其实是交换关联泛函包括LDA,GGA,杂化泛函等等一般LDA为局域密度近似,在空间某点用均匀电子气密度作为交换关联泛函的唯一变量,多数为参数化的CA-PZ方案;GGA为广义梯度近似,不仅将电子密度作为交换关联泛函的变量,也考虑了密度的梯度为变量,包括PBE,PW,RPBE等方案,BL YP泛函也属于GGA;此外还有一些杂化泛函,B3L YP等。
(3)关于赝势在处理计算体系中原子的电子态时,有两种方法,一种是考虑所有电子,叫做全电子法,比如WIEN2K中的FLAPW方法(线性缀加平面波);此外还有一种方法是只考虑价电子,而把芯电子和原子核构成离子实放在一起考虑,即赝势法,一般赝势法是选取一个截断半径,截断半径以内,波函数变化较平滑,和真实的不同,截断半径以外则和真实情况相同,而且赝势法得到的能量本征值和全电子法应该相同。
赝势包括模守恒和超软,模守恒较硬,一般需要较大的截断能,超软势则可以用较小的截断能即可。
另外,模守恒势的散射特性和全电子相同,因此一般红外,拉曼等光谱的计算需要用模守恒势。
赝势的测试标准应是赝势与全电子法计算结果的匹配度,而不是赝势与实验结果的匹配度,因为和实验结果的匹配可能是偶然的。
(4)关于收敛测试(a)Ecut,也就是截断能,一般情况下,总能相对于不同Ecut做计算,当Ecut增大时总能变化不明显了即可;然而,在需要考虑体系应力时,还需对应力进行收敛测试,而且应力相对于Ecut的收敛要比总能更为苛刻,也就是某个截断能下总能已经收敛了,但应力未必收敛。
VASP参数设置详解VASP(Vienna Ab initio Simulation Package)是一种用于计算材料和表面的第一性原理分子动力学(MD)和电子结构计算的软件程序。
它是一个功能强大且广泛应用的工具,可用于研究诸如能带结构、电子密度、总能量、力和应力等性质。
为了得到准确的计算结果,合适的参数设置非常重要。
以下是一些关键的VASP参数,以及它们的详细解释。
1.ENCUT(截断能)ENCUT是用于计算波函数的能量截断值。
它控制VASP计算中所使用的平面波基组的能量截断。
较高的截断能可提高计算结果的准确性,但同时也会增加计算的时间和资源消耗。
通常,ENCUT的值应在200到800eV之间选择,并根据体系的特点进行调整。
2.ISMEAR(态的展宽)ISMEAR参数用于控制态的展宽,即Gaussian函数用于展宽费米面附近的电荷分布。
它通常选择为0(对金属材料)或-5(对绝缘体和半导体材料)。
同时,SIGMA参数也需被设置为一个适当的值,以控制态的展宽。
3.IBRION(晶格弛豫类型)IBRION参数用于控制晶格弛豫的类型。
对于静止的体系,IBRION应设置为-1;对于晶胞形状和体积的弛豫,使用2;对于原子位置的弛豫,使用1、此外,ISIF参数用于指定对称性约束的条件,可以根据需要进行设置。
4.NSW(步数)NSW参数用于控制分子动力学(MD)计算中的步数。
步数越大,计算的结果越准确,但计算时间也会随之增加。
根据研究需求,可以选择适当的步数进行计算。
5.EDIFFG(势场截止值)EDIFFG参数用于控制在每个步骤中结构优化时原子之间相对位移的收敛标准。
它表示两个连续构型之间最大原子位移的标准,较小的值通常会导致更精确的结果。
6.KPOINTS(k点网格)KPOINTS参数用于控制在计算布里渊区积分时所使用的k点网格。
它决定了计算的精度和效率。
理想情况下,应选择一个高度对称的k点网格,以保证准确性。
VASP参数设置详解软件主要功能:采用周期性边界条件(或超原胞模型)处理原子、分子、团簇、纳米线(或管)、薄膜、晶体、准晶和无定性材料,以及表面体系和固体l 计算材料的结构参数(键长、键角、晶格常数、原子位置等)和构型l 计算材料的状态方程和力学性质(体弹性模量和弹性常数)l 计算材料的电子结构(能级、电荷密度分布、能带、电子态密度和ELF)l 计算材料的光学性质l 计算材料的磁学性质l 计算材料的晶格动力学性质(声子谱等)l 表面体系的模拟(重构、表面态和STM模拟)l 从头分子动力学模拟l 计算材料的激发态(GW准粒子修正)计算主要的四个参数文件:INCAR ,POSCAR,POTCAR ,KPOINTS,下面简要介绍,详细权威的请参照手册INCAR文件:该文件控制VASP进行何种性质的计算,并设置了计算方法中一些重要的参数,这些参数主要包括以下几类:对所计算的体系进行注释:SYSTEM定义如何输入或构造初始的电荷密度和波函数:ISTART,ICHARG,INIWAV定义电子的优化–平面波切断动能和缀加电荷时的切断值:ENCUT,ENAUG–电子部分优化的方法:ALGO,IALGO,LDIAG–电荷密度混合的方法:IMIX,AMIX,AMIN,BMIX,AMIX_MAG,BMIX_MAG,WC,INIMIX,MIXPRE,MAXMIX–自洽迭代步数和收敛标准:NELM,NELMIN,NELMDL,EDIFF定义离子或原子的优化–原子位置优化的方法、移动的步长和步数:IBRION,NFREE,POTIM,NSW –分子动力学相关参数:SMASS,TEBEG,TEEND,POMASS,NBLOCK,KBLOCK,PSTRESS–离子弛豫收敛标准:EDIFFG定义态密度积分的方法和参数–smearing方法和参数:ISMEAR,SIGMA–计算态密度时能量范围和点数:EMIN,EMAX,NEDOS–计算分波态密度的参数:RWIGS,LORBIT其它–计算精度控制:PREC–磁性计算:ISPIN,MAGMOM,NUPDOWN–交换关联函数:GGA,VOSKOWN–计算ELF和总的局域势:LELF,LVTOT–结构优化参数:ISIF–等等。
v a s p的分子动力学模拟集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#vasp的分子动力学模拟2010-01-15 02:26:36 阅读57 评论0 字号:大中小vasp做分子动力学的好处,由于vasp是近些年开发的比较成熟的软件,在做电子scf 速度方面有较好的优势。
缺点:可选系综太少。
尽管如此,对于大多数有关分子动力学的任务还是可以胜任的。
主要使用的系综是 NVT 和 NVE。
下面我将对主要参数进行介绍!一般做分子动力学的时候都需要较多原子,一般都超过100个。
当原子数多的时候,k点实际就需要较少了。
有的时候用一个k点就行,不过这都需要严格的测试。
通常超过200个原子的时候,用一个k点,即Gamma点就可以了。
INCAR:EDIFF 一般来说,用1E-4 或者1E-5都可以,这个参数只是对第一个离子步的自洽影响大一些,对于长时间的分子动力学的模拟,精度小一点也无所谓,但不能太小。
IBRION=0 分子动力学模拟IALGO=48 一般用48,对于原子数较多,这个优化方式较好。
NSW=1000 多少个时间步长。
POTIM=3 时间步长,单位fs, 通常1到3.ISIF=2 计算外界的压力.NBLOCK= 1 多少个时间步长,写一次CONTCAR,CHG和CHGCAR,PCDAT. KBLOCK=50 NBLOCK*KBLOCK 个步长写一次 XDATCAR.ISMEAR=-1 费米迪拉克分布.SIGMA = 单位:电子伏NELMIN=8一般用6到8, 最小的电子scf数.太少的话,收敛的不好.LREAL=AAPACO=10 径向分布函数距离, 单位是埃.NPACO=200径向分布函数插的点数.LCHARG=F 尽量不写电荷密度,否则CHG文件太大.TEBEG=300初始温度.TEEND=300 终态温度。
不设的话,等于TEBEG.SMASS -3NVE ensemble;-1 用来做模拟退火。
VASP计算方法VASP是维也纳第一原理模拟计算软件的缩写。
它是一种基于密度泛函理论的材料模拟计算方法,广泛应用于化学、物理、材料科学等领域。
VASP使用基于平面波展开(plane wave basis)的赝势(pseudopotentials)方法来描述材料中的电子结构。
其核心思想是将电子波函数以平面波的形式展开,并采用赝势来模拟电子的相互作用。
这种方法能够高效地计算含有数百个原子的系统的电子结构和相关性质。
在VASP中,首先需要确定材料的晶体结构。
用户可以通过输入晶体结构的空间群信息和原子坐标来定义体系的几何信息,还可以指定晶胞的尺寸和形状。
然后,通过选择适当的波函数和赝势,可以定义计算模型并进行模拟计算。
VASP计算可以分为一系列的步骤,包括结构优化、静态能量计算、力学性质计算等。
首先,通过结构优化,可以找到体系的最稳定结构和原子位置。
随后,通过静态能量计算,可以计算材料的能带结构和密度态。
在静态计算的基础上,还可以计算材料的力学性质,如弹性常数、声子谱等。
此外,VASP还可以进行分子动力学模拟和绝对零度的自由能计算。
在VASP计算中,还需要设置一些计算参数来优化计算性能和结果的准确性。
例如,可以通过设置波函数的能量截断来控制展开平面波的数目,提高计算效率。
还可以选择适当的赝势来模拟材料中的电子相互作用。
此外,还可以通过设置自旋极化和计算参数等,扩展VASP的应用范围和处理领域。
除了常规计算方法外,VASP还提供了一些高级计算功能,如HSE06方法和GW近似方法等。
这些方法可以进一步提高计算结果的准确性和可靠性。
总之,VASP是一种强大而灵活的第一原理模拟计算方法,可用于研究和预测各种材料的性质和行为。
通过调整计算参数和采用适当的计算模型,可以在各种材料科学领域中开展深入的研究,并帮助解决实际问题。
晶格常数带隙,态密度,电荷密度从头算分子动力学模拟,体变模量,原子化能量,吸附能,形成能,能带结构,磁性(磁矩、组态)电荷布局分析,弹性常数,Born 有效电荷; 静态介电张量(电子和离子贡献),内应变张量,压电张量(电子和离子贡献)。
弹性常数计算的两种思路弹性常数(elastic constants)对于结构材料而言是一个最基本的参数,通过计算材料的弹性常数可以计算对应的体弹性模量,剪切模量,压缩系数,劲度张量等一系列参数,根据线弹性力学,材料的弹性常数联系着应变(Strain)和应力(Stress)之间的变换,众所周知的是应变和应力都是二秩张量(rank of two),对于n秩张量一般有3^n个独立分量,如标量(常数)可以认为是3^0=1,是0秩张量;矢量如偶极矩P=Px+Py+Pz,有三个独立分量,因此是一个一秩张量,3^1=3;二秩张量联系着两个矢量,如偶极矩和外加电场之间用极化张量表示P=aE,P和E都是矢量,a称为极化张量,有9个分量;aij=a11 a12 a13a21 a22 a23a31 a32 a33三秩张量的例子是压电系数dijk,有3^3=27独立分量,不过考虑到状态函数能量微分与路径无关,可以简化,最后如果还考虑到晶体点群对称性,一般而言27个分量中不为0的个数会大大的减少。
四秩张量主要是弹性常数Cijkl,其逆矩阵称为顺度张量Sijkl,根据Hooke定理:Stress=Cijkl×Strain;Strain=Sijkl×Stress;Cijkl×Sijkl=E(uint matrix);Cijkl一般指恒温,体积不变情况下Helomortz free energy对应变Taylor级数展开的二阶系数,由于自有能对应变求导和应变顺序无关,因此81个弹性常数组成的弹性常数矩阵是沿对角线对称的,这样独立分量减小为36个,其次根据Newmann原理,弹性常数的个数还要受到晶体点群对称性的制约,这样可以进一步化简,如立方晶体为C11,C12,C44三个独立分量,需要注意的是C11是Vigot缩写形式全写为C1111,C1122,C2323,四指数下标和二指数下标的变换关系如下:11 22 33 12 (21)13(31)23 (32)1 2 3 6 54C1111,C2222,C3333是三个主轴应力模式,C2323就是纯剪切应变模式。
VASP基于第一性原理分子动力学计算的软件包简介VASP是使用赝势和平面波基组,进行第一性原理分子动力学计算的软件包。
VASP中的方法基于有限温度下的局域密度近似(用自由能作为变量)以及对每一MD步骤用有效矩阵对角方案和有效Pulay混合求解瞬时电子基态。
这些技术可以避免原始的Car-Parrinello方法存在的一切问题,而后者是基于电子、离子运动方程同时积分的方法。
离子和电子的相互作用超缓Vanderbilt赝势(US-PP)或投影扩充波(PAW)方法描述。
两种技术都可以相当程度地减少过渡金属或第一行元素的每个原子所必需的平面波数量。
力与张量可以用VASP很容易地计算,用于把原子衰减到其瞬时基态中。
主要功能Ⅰ从理论角度分析:(1). 采用周期性边界条件(或超原胞模型)处理原子、分子、团簇、纳米线(或管)、薄膜、晶体、准晶和无定性材料,以及表面体系和固体;(2). 计算材料的结构参数(键长,键角,晶格常数,原子位置等)和构型;(3). 计算材料的状态方程和力学性质(体弹性模量和弹性常数);(4). 计算材料的电子结构(能级、电荷密度分布、能带、电子态密度和ELF);(5). 计算材料的光学性质;(6). 计算材料的磁学性质;(7). 计算材料的晶格动力学性质(声子谱等);(8). 表面体系的模拟(重构、表面态和STM模拟);(9). 从头分子动力学模拟;(10). 计算材料的激发态(GW准粒子修正)等等。
Ⅱ从应用角度分析:VASP原子和分子的基态性质计算、晶体结构参数的优化、晶体的电子结构计算、晶体的磁学性质计算、分子动力学模拟。
特别是研究材料的磁学性能、固体表面性质方面有独到的功能。
应用举例:例1,高压下氢吸附在Mg中,可能形成的不同结构的状态方程。
本工作发表在 Phys. Rev. Lett., 89 (17), 2002. 杂志上。
Calculated unit-cell volume vs total-energy relations for MgH2 in actual and possible structural arrangements as obtained from VASP.例2,经过研究发现新的吸附方式本工作发表在Phys. Rev. B 67 235403 (2003)杂志上。
VASP参数设置详解软件主要功能:采用周期性边界条件(或超原胞模型)处理原子、分子、团簇、纳米线(或管)、薄膜、晶体、准晶和无定性材料,以及表面体系和固体l 计算材料的结构参数(键长、键角、晶格常数、原子位置等)和构型l 计算材料的状态方程和力学性质(体弹性模量和弹性常数)l 计算材料的电子结构(能级、电荷密度分布、能带、电子态密度和ELF)l 计算材料的光学性质l 计算材料的磁学性质l 计算材料的晶格动力学性质(声子谱等)l 表面体系的模拟(重构、表面态和STM模拟)l 从头分子动力学模拟l 计算材料的激发态(GW准粒子修正)计算主要的四个参数文件:INCAR ,POSCAR,POTCAR ,KPOINTS,下面简要介绍,详细权威的请参照手册INCAR文件:该文件控制VASP进行何种性质的计算,并设置了计算方法中一些重要的参数,这些参数主要包括以下几类:●对所计算的体系进行注释:SYSTEM●定义如何输入或构造初始的电荷密度和波函数:ISTART,ICHARG,INIWAV●定义电子的优化–平面波切断动能和缀加电荷时的切断值:ENCUT,ENAUG–电子部分优化的方法:ALGO,IALGO,LDIAG–电荷密度混合的方法:IMIX,AMIX,AMIN,BMIX,AMIX_MAG,BMIX_MAG,WC,INIMIX,MIXPRE,MAXMIX–自洽迭代步数和收敛标准:NELM,NELMIN,NELMDL,EDIFF●定义离子或原子的优化–原子位置优化的方法、移动的步长和步数:IBRION,NFREE,POTIM,NSW –分子动力学相关参数:SMASS,TEBEG,TEEND,POMASS,NBLOCK,KBLOCK,PSTRESS–离子弛豫收敛标准:EDIFFG●定义态密度积分的方法和参数–smearing方法和参数:ISMEAR,SIGMA–计算态密度时能量范围和点数:EMIN,EMAX,NEDOS–计算分波态密度的参数:RWIGS,LORBIT●其它–计算精度控制:PREC–磁性计算:ISPIN,MAGMOM,NUPDOWN–交换关联函数:GGA,VOSKOWN–计算ELF和总的局域势:LELF,LVTOT–结构优化参数:ISIF–等等。
vasp的分子动力学模拟VASP 2010-01-15 02:26:36 阅读57 评论0 字号:大中小vasp做分子动力学的好处,由于vasp是近些年开发的比较成熟的软件,在做电子scf速度方面有较好的优势。
缺点:可选系综太少。
尽管如此,对于大多数有关分子动力学的任务还是可以胜任的。
主要使用的系综是NVT 和NVE。
下面我将对主要参数进行介绍!一般做分子动力学的时候都需要较多原子,一般都超过100个。
当原子数多的时候,k点实际就需要较少了。
有的时候用一个k点就行,不过这都需要严格的测试。
通常超过200个原子的时候,用一个k点,即Gamma点就可以了。
INCAR:EDIFF 一般来说,用1E-4 或者1E-5都可以,这个参数只是对第一个离子步的自洽影响大一些,对于长时间的分子动力学的模拟,精度小一点也无所谓,但不能太小。
IBRION=0 分子动力学模拟IALGO=48 一般用48,对于原子数较多,这个优化方式较好。
NSW=1000 多少个时间步长。
POTIM=3 时间步长,单位fs, 通常1到3.ISIF=2 计算外界的压力.NBLOCK= 1 多少个时间步长,写一次CONTCAR,CHG和CHGCAR,PCDAT. KBLOCK=50 NBLOCK*KBLOCK 个步长写一次XDATCAR.ISMEAR=-1 费米迪拉克分布.SIGMA =0.05 单位:电子伏NELMIN=8 一般用6到8, 最小的电子scf数.太少的话,收敛的不好.LREAL=AAPACO=10 径向分布函数距离, 单位是埃.NPACO=200 径向分布函数插的点数.LCHARG=F 尽量不写电荷密度,否则CHG文件太大.TEBEG=300 初始温度.TEEND=300 终态温度。
不设的话,等于TEBEG.SMASS -3 NVE ensemble;-1 用来做模拟退火。
大于0 NVT 系综。
【转】vasp的分子动力学模拟★★★★★★★★小木虫(金币+1):奖励一下,谢谢提供资源uuv2010(金币+1): 您是否可以做一个专题,详细讲讲怎么做?比如第一步需要干什么,第二步需要干什么,结果怎么分析……如果能做一个这样完整的专题就太好了,不知道您是否有兴趣?2011-07-13 18:20:12uuv2010(金币+1): 多谢提供资源2011-07-16 17:39:55uuv2010(金币+5, 1ST强帖+1): 多谢您的详细讲解!感谢就此专题与大家分享!2011-08-12 18:25:12vasp做分子动力学的好处,由于vasp是近些年开发的比较成熟的软件,在做电子scf速度方面有较好的优势。
缺点:可选系综太少。
尽管如此,对于大多数有关分子动力学的任务还是可以胜任的。
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下面我将对主要参数进行介绍!一般做分子动力学的时候都需要较多原子,一般都超过100个。
当原子数多的时候,k点实际就需要较少了。
有的时候用一个k点就行,不过这都需要严格的测试。
通常超过200个原子的时候,用一个k点,即Gamma点就可以了。
INCAR:EDIFF 一般来说,用1E-4 或者1E-5都可以,这个参数只是对第一个离子步的自洽影响大一些,对于长时间的分子动力学的模拟,精度小一点也无所谓,但不能太小。
IBRION=0 分子动力学模拟IALGO=48 一般用48,对于原子数较多,这个优化方式较好。
NSW=1000 多少个时间步长。
POTIM=3 时间步长,单位fs, 通常1到3.ISIF=2 计算外界的压力.NBLOCK= 1 多少个时间步长,写一次CONTCAR,CHG和CHGCAR,PCDAT. KBLOCK=50 NBLOCK*KBLOCK 个步长写一次XDATCAR.ISMEAR=-1 费米迪拉克分布.SIGMA =0.05 单位:电子伏NELMIN=8 一般用6到8, 最小的电子scf数.太少的话,收敛的不好.LREAL=AAPACO=10 径向分布函数距离, 单位是埃.NPACO=200 径向分布函数插的点数.LCHARG=F 尽量不写电荷密度,否则CHG文件太大.TEBEG=300 初始温度.TEEND=300 终态温度。
不设的话,等于TEBEG.SMASS -3 NVE ensemble;-1 用来做模拟退火。
大于0 NVT 系综。
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这两者是相关的,理想情况下,能量收敛到基态,力也应该是收敛到平衡态的。
但是数值计算过程上的差异导致以二者为判据的收敛速度差异很大,力收敛速度绝大部分情况下都慢于能量收敛速度。
这是因为力的计算是在能量的基础上进行的,能量对坐标的一阶导数得到力。
计算量的增大和误差的传递导致力收敛慢。
到底是以能量为收敛判据,还是以力为收敛判据呢?关心能量的人,觉得以能量为判据就够了;关心力相关量的人,没有选择,只能用力作为收敛标准。
对于超胞体系的结构优化,文献大部分采用Gamma点做单点优化。
这个时候即使采用力为判据(EDIFFG=-0.02),在做静态自洽计算能量的时候,会发现,原本已经收敛得好好的力在不少敏感位置还是超过了结构优化时设置的标准。
这个时候,是不是该怀疑对超胞仅做Gamma点结构优化的合理性呢?是不是要提高K点密度再做结构优化呢在我看来,这取决于所研究的问题的复杂程度。
我们的计算从原胞开始,到超胞,到掺杂结构,到吸附结构,到反应和解离。
每一步都在增加复杂程度。
结构优化终点与初始结构是有关的,如果遇到对初始结构敏感的优化,那就头疼了。
而且,还要注意到,催化反应不仅与原子本身及其化学环境有关,还会与几何构型有关。
气固催化反应过程是电子的传递过程,也是分子拆分与重新组合的过程。
如果优化终点的构型不同,可能会导致化学反应的途径上的差异。
仅从这一点来看,第一性原理计算的复杂性,结果上的合理性判断都不是手册上写的那么简单。
对于涉及构型敏感性的结构优化过程,我觉得,以力作为收敛判据更合适。
而且需要在Gamma点优化的基础上再提高K点密度继续优化,直到静态自洽计算时力也是达到收敛标准的。
(2)结构优化参数设置结构优化,或者叫弛豫,是后续计算的基础。
其收敛性受两个主要因素影响:初始结构的合理性和弛豫参数的设置。
初始结构初始结构包括原子堆积方式,和自旋、磁性、电荷、偶极等具有明确物理意义的模型相关参数。
比如掺杂,表面吸附,空位等结构,初始原子的距离,角度等的设置需要有一定的经验积累。
DFT计算短程强相互作用(相对于范德华力),如果初始距离设置过远(如超过4埃),则明显导致收敛很慢甚至得到不合理的结果。
比较好的设置方法可以参照键长。
比如CO在O顶位的吸附,可以参照CO2中C-O键长来设置(如增长20%)。
也可以参照文献。
记住一些常见键长,典型晶体中原子间距离等参数,有助于提高初始结构设置的合理性。
实在不行,可以先在小体系上测试,然后再放到大体系中算。
弛豫参数弛豫参数对收敛速度影响很大,这一点在计算工作没有全部铺开时可能不会觉察到有什么不妥,反正就给NSW设置个“无穷大”的数,最后总会有结果的。
但是,时间是宝贵的,恰当的设置3小时就收敛的结果,不恰当的设置可能要一个白天加一个黑夜。
如果你赶文章或者赶着毕业,你就知道这意味这什么。
结构优化分电子迭代和离子弛豫两个嵌套的过程。
电子迭代自洽的速度,有四个响很大的因素:初始结构的合理性,k点密度,是否考虑自旋和高斯展宽(SIGMA);离子弛豫的收敛速度,有三个很大的影响因素:弛豫方法(IBRION),步长(POTIM)和收敛判据(EDIFFG).一般来说,针对理论催化的计算,初始结构都是不太合理的。
因此一开始采用很粗糙的优化(EDIFF=0.001,EDIFFG=-0.2),很低的K点密度(Gamma),不考虑自旋就可以了,这样NSW<60的设置就比较好。
其它参数可以默认。
经过第一轮优化,就可以进入下一步细致的优化了。
就我的经验,EDIFF=1E-4,EDIFFG=-0.05,不考虑自旋,IBRION=2,其它默认,NSW=100;跑完后可以设置IBRION = 1,减小OPTIM(默认为0.5,可以设置0.2)继续优化。
优化的时候让它自己闷头跑是不对的,经常看看中间过程,根据情况调节优化参数是可以很好的提高优化速度。
这个时候,提交两个以上的任务排队是好的方式,一个在调整的时候,下一个可以接着运行,不会因为停下当前任务导致机器空闲。
无论结构优化还是静态自洽,电子步的收敛也常常让新手头痛。
如果电子步不能在40步内收敛,要么是参数设置的问题,要么是初始模型太糟糕(糟糕的不是一点点)。
静态自洽过程电子步不收敛一般是参数设置有问题。
这个时候,改变迭代算法(ALGO),提高高斯展宽(SIGMA增加),设置自洽延迟(NELMDL)都是不错的方法。
对于大体系比较难收敛的话,可以先调节AMIN,BMIX跑十多步,得到电荷密度和波函数,再重新计算。
实在没办法了,可以先放任它跑40步,没有收敛的迹象的话,停下来,得到电荷密度和波函数后重新计算。
一般都能在40步内收敛。
对于离子弛豫过程,不调节关系也不大。
开始两个离子步可能要跑满60步(默认的),后面就会越来越快了。
总的说来,一般入门者,多看手册,多想多理解,多上机实践总结,比较容易提高到一个熟练操作工的水平。