VASP教程 | VASP差分电荷计算步骤!

VASP自洽计算原理

VASP(Vienna Ab initio Simulation Package)是一款基于密度泛函理论(DFT)的量子力学模拟软件,广泛应用于材料科学、化学、物理学等领域。其核心计算方法之一是自洽场(Self-Consistent Field, SCF)算法,解决Kohn-Sham方程该算法通过迭代计算电子波函数和密度,直到系统达到自洽状态。
VASP教程 | VASP差分电荷计算步骤!
自洽计算是VASP计算中最基础也是最重要的步骤,其目的是找到电子波函数和相应的总能量,使得电子在晶胞中的分布达到自洽。自洽计算通常包括电荷密度的初始化、波函数的迭代优化以及能量和力的计算。

准备工作

VASP计算需要准备超算连接软件EASYCONNECT与SSH,建模软件VESTA,以及VASP的输入文件INCAR,KPOINTS,POTCAR
VESTA软件下载链接
jp-minerals.org/vesta/en/download.html
EASYCONNCT软件下载链接
EasyConnect下载-EasyConnect最新版下载V7.6.7.0
Winscp软件下载链接
Downloading WinSCP-6.5.3-Setup.exe :: WinSCP

VASP输入参数

INCAR文件:
ISTART=0    #开始新的任务,随机产生初始波函数
ICHARG=2  #开始新的任务,从原子电荷密度产生体系初始电荷密度
PREC=M   #计算精度,决定ENCUT
ISPIN=2    #打开自旋极化
ALGO=N  #确定电子优化的算法
NELM=60   #电子波函数最多计算60步
EDIFF=1E-5  #相邻两步电子迭代的能量差收敛标准
ENCUT=400  #平面波截断能400 eV
IVDW=11   #考虑范德华力修正
IBRION=-1   #自洽计算
NSW=0   #固定结构
ISIF=2   #固定晶格优化原子坐标
EDIFFG=-0.1  #离子弛豫的force的收敛标准
ISMEAR=0   #费米能级附近电子占据数为高斯分布,适合金属、半导体、绝缘体
SIGMA=0.1  #高斯分布展宽0.1 eV
LORBIT = 10 #局域态密度
KPOINTS文件:
Automatic generation  #注释行
0  #自动产生K点网格
G   #布里渊区K点网格以Gamma点为中心
6 6 1  #K点网格密度
0 0 0  #K点网格中心平移矢量

Pt吸附H2O差分电荷计算

第一步,进入pt计算文件夹
cd crystal/pt 
将结构优化h2o文件夹复制成h2o-s1文件夹
cp -r h2o h2o-s1 
进入h2o-s1文件夹
cd h2o-s1
VASP教程 | VASP差分电荷计算步骤!
第二步,计算吸附构型电荷密度
cp CONTCAR POSCAR
vi INCAR
VASP教程 | VASP差分电荷计算步骤!
通过sbatch JOB命令提交计算任务,
sbatch JOB
第三步,计算催化剂和H2O分子电荷密度
VASP教程 | VASP差分电荷计算步骤!
VASP教程 | VASP差分电荷计算步骤!
VASP教程 | VASP差分电荷计算步骤!
VASP教程 | VASP差分电荷计算步骤!
下载整体和分离后的电荷
VASP教程 | VASP差分电荷计算步骤!
最后用h2o-s1的电荷减去h2o-s2和h2o-s3的电荷,即可得到差分电荷,可用VESTA处理作图
VASP教程 | VASP差分电荷计算步骤!

总结

今天华算科技朱老师给大家介绍Pt001面吸附水的差分电荷计算,在之前的视频中,我们已经完成了水吸附的结构优化 h2o 文件夹,那么接下来把 h2o 变成 h2o-s1, h2o-s2 和 h2o-s3 这三个文件夹,分别是整体的电荷、催化剂电荷和水的电荷,三个电荷一减就得到需要的差分电荷。先对整体做一次自洽计算,把CONTCAR保留成POSCAR,修改INCAR。对于自洽计算这个 IBRION 标签改成-1, NSW 改成0,其他不用修改提交任务。然后把 s1 文件夹变成 s2 文件夹,这个是催化剂的电荷,还有变成 s3 水分子的电荷。
先去做催化剂的,这里修改一下POSCAR,把水分子移除,提交任务,再去到水分子的文件夹修改POSCAR,把催化剂原子移除,然后修改一下赝势POTCAR,只有O和H的赝势,提交任务,等这三个自洽计算都做完,把电荷下载,用 VESTA 软件来做一个电荷密度的差就可以了。前两个已经算完了,那么我们开始下载电荷,先下载 s1 的CHGCAR,然后重命名叫 s1.vasp,再下载 s2 的重命名为 s2.vasp,下载 s3 的电荷文件,重命名为 s3.vasp。下载完毕后,用VESTA 软件打开刚才的 s1. vasp,这是整体电荷,然后编辑体项数据,导入 s2 和 s3,这里做一个减法,再导入 s3 也是做一个减法。这样就有 s1 减 s2 减 s3 的电荷。对这个图做一个简单的修饰,就可以得到一个差分电荷。简单看一下这个水和铂之间,尤其是界面处有一定的电荷转移,但这个不强,因为中间这个键的区域是没有电荷的,说明这个是不成键的一个结果。
本文干货内容由拥有15年VASP实战经验的华算科技朱老师(同济大学本博、深圳海外高层次人才)撰写,👉欢迎点击进入《VASP差分电荷计算专题》探索更多深度教程
【做计算 找华算】
🏅 华算科技提供专业的第一性原理、分子动力学、生物模拟、量子化学、机器学习、有限元仿真等代算服务。
🎯500+博士团队护航,累计助力5️⃣0️⃣0️⃣0️⃣0️⃣➕篇科研成果,计算数据已发表在Nature & Science正刊及大子刊、JACS、Angew、PNAS、AM系列等国际顶刊。 👏👏👏

声明:如需转载请注明出处(华算科技旗下资讯学习网站-学术资讯),并附有原文链接,谢谢!
(0)
上一篇 2小时前
下一篇 2023年11月27日 下午6:59

相关推荐