计算化学公社

标题: 请教大神：固体表面吸附气体或分子，可以用PBC来计算吗？ [打印本页]

作者
Author: lastzealot 时间: 2015-4-29 08:35
标题: 请教大神：固体表面吸附气体或分子，可以用PBC来计算吗？
关于络合结构可以用高斯来算，吸附属于表面络合，由于固体表面的限制，配位基团的运动受到限制，只能在一定范围内调整构型。
请问可以用PBC来计算它与其它物质（气体、金属离子等）的吸附结构吗？
谢谢大神。

作者
Author: 卡开发发 时间: 2015-4-29 11:30
可以算，但不建议采用Gaussian，计算速度实在太慢，而且对于PBC计算功能还不太全面（如展宽等）。

虽然平面波方法对于周期体系计算精度很高，但是因为动能项在倒空间进行需要Fourier变换，尺度太过于依赖PBC格子的大小。如果真空取得太小，计算结果也就相当不可靠；真空层太大，基本就很难算得动。个人认为不是最好的选择。

DMol3和SIESTA或Openmx可能速度还算快。SIESTA如果采用硬截断构造数值基组也没办法在实空间求动能，也会遇到平面波方法的问题，但计算速度比较快所以影响不是很大，另外就是几何优化的代数不怎么靠谱，不过可以考虑使用g09当中的External来结合使用；DMol3需要进行购买，个人觉得没什么缺陷；Openmx、Crystal不太了解具体的方法，后者用的是GTO，但专门针对PBC体系。

顺带吐槽一下，遇到过一些VASP计算真空层不收敛就继续往下做的，等到算出来和文献对不上号或者功函数根本就做不出来的时候，这种惆怅的感觉才会深有体会；以前还见过DMol3计算真空层取得非常吝啬的。

作者
Author: jiewei 时间: 2015-4-29 15:04
固体表面吸附气体或分子这个明显用dmol算啊。找不到比这个软件更加经济实惠的软件了。
PS;软件购买也确实太他妈经济实惠了。

作者
Author: sobereva 时间: 2015-4-29 17:12
你若用高斯算，就把与分子相连的那一部分表面原子挖出来（就像移栽植物时留着植物下面一大块土），然后优化的时候把边界的固体的原子的笛卡尔坐标都固定住再优化体系，也能达到你的目的。高斯做三维PBC慢得离谱，对你的问题几乎没法用。

作者
Author: panger 时间: 2015-4-30 00:25
gaussian算起来感觉很费劲，Dmol3好像发文章的时候总是不太受重视。

作者
Author: lastzealot 时间: 2015-4-30 00:46

sobereva 发表于 2015-4-29 17:12
你若用高斯算，就把与分子相连的那一部分表面原子挖出来（就像移栽植物时留着植物下面一大块土），然后优化 ...

如果把基体表面原子固定，对结构的稳定构型影响大吗？发文章合理吗？
比如计算修饰了有机基团的硅胶表面与金属离子的络合结构时，如果有机基团比较大，那么基体原子的固定影响可能较小；
但是需要与带有羟基的硅胶表面做对比，这时候硅胶表面只有羟基，基体原子的固定是不是影响会大些？
还有就是，基体选择多大的模型合适？比如厚度，宽度，等等。
谢谢大神，不知道我是否表达清楚。

作者
Author: sobereva 时间: 2015-4-30 01:22

lastzealot 发表于 2015-4-30 00:46
如果把基体表面原子固定，对结构的稳定构型影响大吗？发文章合理吗？
比如计算修饰了有机基团的硅胶表面 ...

基体原子不是固定表面，而是固定最底层，一般挖出来三四层。挖出来区域多大看接上去的分子有多大、涉及到多大的作用区域。
这种做法是司空见惯的，无数研究表面化学的文章都这么做。

作者
Author: lastzealot 时间: 2015-4-30 08:06

sobereva 发表于 2015-4-30 01:22
基体原子不是固定表面，而是固定最底层，一般挖出来三四层。挖出来区域多大看接上去的分子有多大、涉及到 ...

谢谢大神指导

作者
Author: lastzealot 时间: 2015-4-30 17:28

sobereva 发表于 2015-4-30 01:22
基体原子不是固定表面，而是固定最底层，一般挖出来三四层。挖出来区域多大看接上去的分子有多大、涉及到 ...

高斯也可以这么算吗？比如5*5*3的基体模型，固定最底层，上面放开？

作者
Author: 卡开发发 时间: 2015-4-30 18:38

lastzealot 发表于 2015-4-30 17:28
高斯也可以这么算吗？比如5*5*3的基体模型，固定最底层，上面放开？

应该指的是取一个5x5x3的簇（必要的话边缘需要进行饱和），固定一部分（这只能说是相当无奈的一种非物理手段了，否则结果就会偏离Slab的结构），如果Gaussian算5x5x3的supercell基本没戏，将会需要极大的内存。

PS：以往做过测试16核心的服务器，64GB内存，20原子的二维周期体系（TiO2）就算lanl2dz的赝势基函数就会报内存不足。单胞里面如果只是几个原子的话，杂化泛函还是值得使用并且比平面波方法快得多。

作者
Author: sobereva 时间: 2015-4-30 19:20

lastzealot 发表于 2015-4-30 17:28
高斯也可以这么算吗？比如5*5*3的基体模型，固定最底层，上面放开？

是的。所有量化程序都可以这么算。

作者
Author: lastzealot 时间: 2015-4-30 20:21

卡开发发发表于 2015-4-30 18:38
应该指的是取一个5x5x3的簇（必要的话边缘需要进行饱和），固定一部分（这只能说是相当无奈的一种非物理 ...

谢谢
我一般用b3lyp泛函，6-31g（d）。我的体系是5*5*3的硅胶表面，表面有个十几个原子的基团，服务器8核，不知道能不能算这个体系。

作者
Author: sobereva 时间: 2015-4-30 20:24

lastzealot 发表于 2015-4-30 20:21
谢谢
我一般用b3lyp泛函，6-31g（d）。我的体系是5*5*3的硅胶表面，表面有个十几个原子的基团，服务器8 ...

关键看化学组成，各种元素各有多少个原子，知道这个就容易估计了。
为省时间，可以先用PM6搞搞

作者
Author: lastzealot 时间: 2015-4-30 20:25

sobereva 发表于 2015-4-30 19:20
是的。所有量化程序都可以这么算。

5*5*3的硅胶表面有十几个原子的基团，可能还会有一个锕系离子，服务器8核，能算动吗？请问多大内存何时？

作者
Author: 卡开发发 时间: 2015-4-30 21:09

lastzealot 发表于 2015-4-30 20:21
谢谢
我一般用b3lyp泛函，6-31g（d）。我的体系是5*5*3的硅胶表面，表面有个十几个原子的基团，服务器8 ...

估计悬，不涉及周期问题的话根据实际情况可以把基底原子减少一点。

作者
Author: lastzealot 时间: 2015-4-30 22:43

卡开发发发表于 2015-4-30 21:09
估计悬，不涉及周期问题的话根据实际情况可以把基底原子减少一点。

哦，我试试，那就只有两层基底原子了，第一层O，第二层Si，下层固定，上层放开，是不？

作者
Author: 卡开发发 时间: 2015-4-30 23:55

lastzealot 发表于 2015-4-30 22:43
哦，我试试，那就只有两层基底原子了，第一层O，第二层Si，下层固定，上层放开，是不？

看看5x5能不能减小到4x4或3x3，高度还是得有一定保障不能太小，然后固定边缘的原子就行了（截取时边界上的原子）。

作者
Author: XZDZ 时间: 2018-5-24 14:24

panger 发表于 2015-4-30 00:25
gaussian算起来感觉很费劲，Dmol3好像发文章的时候总是不太受重视。

那请问用什么软件算比较好呢？谢谢

作者
Author: XZDZ 时间: 2018-5-24 14:27

sobereva 发表于 2015-4-30 01:22
基体原子不是固定表面，而是固定最底层，一般挖出来三四层。挖出来区域多大看接上去的分子有多大、涉及到 ...

请问老师可以推荐几篇相关文献给我学习一下么？看了好些文献里面都是直接说建立了几层原子层这种，没有更详细的说明了，所以作为新手，还是不知道该怎么下手呢。谢谢老师

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