第二章:晶体结构建模入门教程!| 2026新版VASP基础教程

第二章:晶体结构建模入门教程!| 2026新版VASP基础教程
第二章:晶体结构建模入门教程!| 2026新版VASP基础教程

引言

第二章:晶体结构建模入门教程!| 2026新版VASP基础教程
第二章:晶体结构建模入门教程!| 2026新版VASP基础教程

 

在上一章《第一章:POSCAR晶体结构文件详解 | 2026新版VASP基础教程》中,我们详细介绍了VASP执行流程。VASP输入文件中的 POSCAR记录了计算所需要的模型结构参数。本章将正式介绍POSCAR,晶格常数、晶胞基矢量、原子坐标角度来计算VASP计算模型。

 

第二章:晶体结构建模入门教程!| 2026新版VASP基础教程
第二章:晶体结构建模入门教程!| 2026新版VASP基础教程

MgO晶体模型构建

第二章:晶体结构建模入门教程!| 2026新版VASP基础教程
第二章:晶体结构建模入门教程!| 2026新版VASP基础教程
第二章:晶体结构建模入门教程!| 2026新版VASP基础教程

理论背景与结构特点

 

 

MgO(氧化镁)晶体通常采用岩盐结构(NaCl型)。该结构属于立方晶系,空间群为Fm-3m(No. 225)。其晶格参数通常取自实验测量值,常见的晶格常数为a ≈ 4.211 Å

MgO是典型的离子晶体,晶体中镁离子(Mg2+)和氧离子(O2-)交替占据面心立方格点。该结构具有高度的对称性和稳定性,且在室温下极易形成完美的晶面。

第二章:晶体结构建模入门教程!| 2026新版VASP基础教程

第二章:晶体结构建模入门教程!| 2026新版VASP基础教程

数据获取与参考来源

 

 

构建模型的关键是获取准确的晶格常数和原子坐标。通常可以从以下来源获取:

1、Materials Project:该数据库提供了实验和理论优化后的晶体结构,MgO的入口ID通常为mp-1265。

2、文献来源:如Magnesi-MgO晶体的实验报告或晶体学手册。

第二章:晶体结构建模入门教程!| 2026新版VASP基础教程

构建步骤(以Materials Studio为例)

 

 

步骤一:新建项目

打开Materials Studio,新建一个3D Atomistic Document,并命名为MgO。

步骤二:定义晶体参数

使用“Build Crystal”工具,输入以下参数:

空间群:Fm-3m

晶格常数:a = b = c = 4.211 Å

步骤三:添加原子

系统会自动生成空晶胞。此时需要添加原子:

Mg原子:坐标 (0, 0, 0)

O原子:坐标 (0.5, 0.5, 0.5)

注意:由于空间群的对称性,软件会自动生成剩余的原子。

步骤四:优化与保存

构建完成后,可进行结构优化(Geometry Optimization),以消除任何可能的残余应力。最后保存为CIF文件或直接导出为POSCAR文件(VASP格式)。

第二章:晶体结构建模入门教程!| 2026新版VASP基础教程

 

第二章:晶体结构建模入门教程!| 2026新版VASP基础教程
第二章:晶体结构建模入门教程!| 2026新版VASP基础教程

 MoS2晶体模型构建

第二章:晶体结构建模入门教程!| 2026新版VASP基础教程
第二章:晶体结构建模入门教程!| 2026新版VASP基础教程
第二章:晶体结构建模入门教程!| 2026新版VASP基础教程

理论背景与结构特点

 

 

MoS2(二硫化钼)是一种典型的层状材料。其最常见的多晶型为2H-MoS2,属于六方晶系,空间群为P63/mmc(No. 194)。单层MoS2由一个钼原子层夹在两个硫原子层之间(S-Mo-S),形成类似“砂砾”结构。

该材料的层与层之间主要通过范德华力相互作用,使其容易被剥离成单层。

第二章:晶体结构建模入门教程!| 2026新版VASP基础教程

数据获取与参考来源

 

 

单层MoS2的晶格常数主要包括:

a = b:约为 3.16 Å – 3.19 Å

层间距(c轴方向):约为 6.5 Å(单层厚度)

单层MoS2的Mo-S键长约为 2.41 Å,S-Mo-S键角约为 80.5°。

第二章:晶体结构建模入门教程!| 2026新版VASP基础教程

第二章:晶体结构建模入门教程!| 2026新版VASP基础教程

构建步骤(以Materials Studio为例)

 

 

步骤一:新建项目

打开Materials Studio,新建一个3D Atomistic Document,并命名为MoS2

步骤二:定义晶体参数

使用“Build Crystal”工具,输入以下参数:

空间群:P63/mmc

晶格常数:a = b = 3.16 Å,c = 12.3 Å(为了避免层间相互作用,通常将c轴设置为双层间距的两倍)

步骤三:添加原子

Mo原子:坐标 (0, 0, 0)

S原子:坐标 (1/3, 2/3, 0.25) 和 (1/3, 2/3, 0.75)

系统会根据对称性生成完整的原胞。

步骤四:单层模型提取

如果需要构建单层MoS2(用于2D材料计算),需要在VESTA等可视化软件中将c轴截断为单层厚度(约6.5 Å),并在z方向添加足够的真空层(约15 Å),以消除周期性边界条件下的层间相互作用。

步骤五:优化与保存

与MgO类似,进行结构优化并保存。

第二章:晶体结构建模入门教程!| 2026新版VASP基础教程
第二章:晶体结构建模入门教程!| 2026新版VASP基础教程

本章要点总结

第二章:晶体结构建模入门教程!| 2026新版VASP基础教程
第二章:晶体结构建模入门教程!| 2026新版VASP基础教程
第二章:晶体结构建模入门教程!| 2026新版VASP基础教程

MgO和MoS2模型构建知识点梳理

 

MgO模型构建:介绍了晶格常数、原子坐标、建模步骤等

MoS2模型构建:介绍了晶格常数、原子坐标、建模步骤等

第二章:晶体结构建模入门教程!| 2026新版VASP基础教程

下一步学习建议

 

下一章将正式引入本次教程的核心—VASP赝势选择原则。我们将从赝势的基础类型与选择、元素选择注意事项,计算精度与效率的权衡方面详细介绍VASP赝势选择原则,以及他们在VASP计算中的应用,敬请期待!

在学习和实操过程中遇到问题?欢迎关注DFT计算参谋长公众号,获取更多独家学习资源、实用脚本工具包,并加入活跃的学习交流群,与众多同行一起交流进步!

 

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天前
下一篇 1天前

相关推荐