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标题: CASTEP或者VASP计算ZnO表面吸附DNT分子（N,N-二硝基甲苯） [打印本页]

作者
Author: ca0yan9 时间: 2016-2-28 16:22
标题: CASTEP或者VASP计算ZnO表面吸附DNT分子（N,N-二硝基甲苯）
最近文章修改意见中说道需要对吸附在ZnO表面上的DNT分子的吸附作用（DOS，吸附能）等进行计算，可能需要用CASTEP或者VASP进行计算模拟吸附过程，不太懂的地方有：
1、不同与CO，N2等小分子，如何将DNT放置到半导体表面上，
2、是否需要添加层结构，
3、GGA和PBE能够满足要求，
由于比较着急，对CASTEP的用法不太懂，希望大神帮帮忙，

作者
Author: 卡开发发 时间: 2016-2-29 09:45
1、一般在表面吸附的话，如果是MS建模的话，先import，自带晶体库中以及有ZnO的结构，然后切面建立真空层拓展到合适大小的超胞；新建个xsd文件把分子画出来，选中分子直接贴到切面的真空区域；调整分子的构象，把可能性比较高的结构挑出来进行计算；如果使用MS之外的程序可以把建立好的结构导出为cif之后待处理；
2、你指的层结构是？
3、一般GGA-PBE+Grimme-D2够了。由于一般的GGA的渐进行为不好（不符合广义Koopmans定理），所以能够直观看到带隙算出来的偏窄，电荷转移也可能被高估，原则上应该考虑+U，不过对于一些表面态改善可能不是很明显，U值也难于确定；同时长程的渐进行为也不好，没办法正确描述vdW色散作用，Grimme-D2能一定程度上对这个问题进行修正。不考虑+U并且图快的话可以考虑DMol3，对于表面体系处理的计算速度有明显的优势，一般结果也还行。

作者
Author: lwj 时间: 2016-10-18 17:36

卡开发发发表于 2016-2-29 09:45
1、一般在表面吸附的话，如果是MS建模的话，先import，自带晶体库中以及有ZnO的结构，然后切面建立真空层拓 ...

老师，您好，我用GGA-PBE+Grimme建立Co3O4模型，在优化表面时总是不收敛，且表面原子往外面偏移（文献都是向内收缩），按版主的方法先低精度优化，再高精度优化晶胞，优化晶胞使用参数都是默认的fine，表面使用的是medium仍然不能收敛。优化晶胞得到的结果如晶格常数、两种Co—O的键长都在相似文献的偏差范围内，带隙稍大1.78eV（实验值1.65eV），我应该从哪方面入手去解决不收敛这个问题。谢谢。

作者
Author: 卡开发发 时间: 2016-10-18 23:06

lwj 发表于 2016-10-18 17:36
老师，您好，我用GGA-PBE+Grimme建立Co3O4模型，在优化表面时总是不收敛，且表面原子往外面偏移（文献都 ...

啥程序算的？磁矩是否指定正确？k点和截断能是否测试过？

作者
Author: lwj 时间: 2016-10-19 08:31

卡开发发发表于 2016-10-18 23:06
啥程序算的？磁矩是否指定正确？k点和截断能是否测试过？

抱歉，信息没说全，MS8.0的DMol3，对K点测试过，但是截断半径加到5.0A，计算时间成了两倍，所以就没继续，参考查到的文献用的4.5A计算，磁矩可以通过反铁磁体的能态密度对称验证。另外在smearing为0.005eV时态密度的在费米能附近仍有很小能态密度，参数测试是看了你的贴进行的，测试结果和先用的参数(参考文献）一致，论坛上相关的帖子都看了，但是找不到问题所在，所以麻烦您指点一下其他可能的原因。

作者
Author: anmin0127 时间: 2016-10-19 09:14
如果计算能量的话，小分子不是layer结构，可能无法运行castep吧？

作者
Author: 卡开发发 时间: 2016-10-19 13:02

lwj 发表于 2016-10-19 08:31
抱歉，信息没说全，MS8.0的DMol3，对K点测试过，但是截断半径加到5.0A，计算时间成了两倍，所以就没继续 ...

反铁磁性最好看下原子的磁矩，免得搞成无磁性的。你试试看不要优化晶格看看。DMol3优化晶格不知道用的什么乱七八糟的方法，过程中stress貌似都没有计算。还有，DMol3的smearing的单位应该是Hartree吧，0.005Ha其实还是个相当大的展宽。

这类系统是比较难算，站内有个Co3O4的问题其实迄今我也没有完全解决难收敛的原因。

作者
Author: 卡开发发 时间: 2016-10-19 13:21

lwj 发表于 2016-10-19 08:31
抱歉，信息没说全，MS8.0的DMol3，对K点测试过，但是截断半径加到5.0A，计算时间成了两倍，所以就没继续 ...

5.0A的话确实偏大，原子数多了基本就算不动了。Fermi能级应该会有，因为DMol3应该是以价带顶作为Ef的。DMol3优化晶格貌似不计算Stress，不知道用的什么怪异方法，不要使用为妙。smearing在DMol3中的单位是Ha，0.005Ha还是个很大的值。这个体系确实比较难算，以往站内也是有个Co3O4的到现在我也没想出太好的解决方案，用DMol3算这类体系甚至可能得去调整spin mix，实在搞不定只好换其他程序看看。

作者
Author: 卡开发发 时间: 2016-10-19 13:22

anmin0127 发表于 2016-10-19 09:14
如果计算能量的话，小分子不是layer结构，可能无法运行castep吧？

可以造一个大一点的box把分子放进去，然后做三个方向上的偶极矩修正。

作者
Author: lwj 时间: 2016-10-19 14:10

卡开发发发表于 2016-10-19 13:22
可以造一个大一点的box把分子放进去，然后做三个方向上的偶极矩修正。

谢谢您的指点，我上午有事出去了，未能及时回复您。

作者
Author: 卡开发发 时间: 2016-10-19 15:51

lwj 发表于 2016-10-19 14:10
谢谢您的指点，我上午有事出去了，未能及时回复您。

我测试了一下，如果不优化晶格，把表面的表层原子稍微调整一下，单点能马马虎虎可以做收敛。

作者
Author: lwj 时间: 2016-10-19 16:21

卡开发发发表于 2016-10-19 15:51
我测试了一下，如果不优化晶格，把表面的表层原子稍微调整一下，单点能马马虎虎可以做收敛。

是不是直接优化结构，然后切出表面，进行结构优化，我看到有篇Dmol3的计算这个还在奇怪他没优化晶胞，原来不优化才能收敛，谢谢您了。不过这样的结论能认可吗？还是有部分东西大家认可。

作者
Author: 卡开发发 时间: 2016-10-19 18:43

lwj 发表于 2016-10-19 16:21
是不是直接优化结构，然后切出表面，进行结构优化，我看到有篇Dmol3的计算这个还在奇怪他没优化晶胞，原 ...

我主要大概看看什么样的参数能够收敛。DMol3我觉得没法很好优化晶格，不优化晶格当然是不合理的，所以比较好的办法就是计算不同晶格常数的结构的能量，然后拟合晶体状态方程，Co3O4是立方晶格，这样的操作不会很难。

作者
Author: lwj 时间: 2016-10-19 19:22

卡开发发发表于 2016-10-19 18:43
我主要大概看看什么样的参数能够收敛。DMol3我觉得没法很好优化晶格，不优化晶格当然是不合理的，所以比 ...

计算几个不同晶格常数的能量，得到一个晶格常数与能量之间3次或以下的关系曲线，然后取一个能量最低的晶格常数进行优化，是这样的吗？还是每个晶格常数先优化，再计算能量。

作者
Author: anmin0127 时间: 2016-10-19 21:12

卡开发发发表于 2016-10-19 13:22
可以造一个大一点的box把分子放进去，然后做三个方向上的偶极矩修正。

好的，谢谢啊

作者
Author: 卡开发发 时间: 2016-10-19 22:14

lwj 发表于 2016-10-19 19:22
计算几个不同晶格常数的能量，得到一个晶格常数与能量之间3次或以下的关系曲线，然后取一个能量最低的晶 ...

每个晶格都做非变胞的优化，然后拟合找出能量最低的晶格常数，将其构造成晶格后做非变胞优化。大体上可以理解为拟合只是为了内插得到能量最低的那个。

作者
Author: lwj 时间: 2016-10-23 17:31

卡开发发发表于 2016-10-19 18:43
我主要大概看看什么样的参数能够收敛。DMol3我觉得没法很好优化晶格，不优化晶格当然是不合理的，所以比 ...

我试了一下，不优化晶胞，按文献中进行，（110）晶面用了9步就收敛了，但是（001）面还是不收敛

作者
Author: lwj 时间: 2016-10-23 17:34

卡开发发发表于 2016-10-19 18:43
我主要大概看看什么样的参数能够收敛。DMol3我觉得没法很好优化晶格，不优化晶格当然是不合理的，所以比 ...

我试了一下不优化晶胞，优化结构按文献里进行，结果（110）面9步就fine精度收敛了，（001）面还是不收敛。

作者
Author: 卡开发发 时间: 2016-10-23 22:42

lwj 发表于 2016-10-23 17:34
我试了一下不优化晶胞，优化结构按文献里进行，结果（110）面9步就fine精度收敛了，（001）面还是不收敛 ...

先调整一下结构，比如表面凸出来的原子可能会塌下去些。然后降低density mixing的charge先看看，实在不行连spin也降下来，001我测试过了。

作者
Author: lwj 时间: 2016-10-24 07:59

卡开发发发表于 2016-10-23 22:42
先调整一下结构，比如表面凸出来的原子可能会塌下去些。然后降低density mixing的charge先看看，实在不行 ...

谢谢您，我先还以为将表面层原子都往下移，结果不行。

作者
Author: lwj 时间: 2016-10-24 19:29

卡开发发发表于 2016-10-23 22:42
先调整一下结构，比如表面凸出来的原子可能会塌下去些。然后降低density mixing的charge先看看，实在不行 ...

老师，您好，我通过手动调节使结构fine精度收敛了，但是由于调的不准，使结构相同的键长不等，现在打算用坐标调，请问一般调整长度在多少合适？

作者
Author: 卡开发发 时间: 2016-10-24 19:43

lwj 发表于 2016-10-24 19:29
老师，您好，我通过手动调节使结构fine精度收敛了，但是由于调的不准，使结构相同的键长不等，现在打算用 ...

把视角调整到沿着晶格的a或b的方向，直接选中表面一排原子，然后按住Shift+Alt+↓，长度差不多就行。

作者
Author: lwj 时间: 2016-10-24 20:24

卡开发发发表于 2016-10-24 19:43
把视角调整到沿着晶格的a或b的方向，直接选中表面一排原子，然后按住Shift+Alt+↓，长度差不多就行。

我最开始就是这样，但是基本不收敛后来挨个把突出的，相邻原子不对称的按受力方向调整，最快course在第10步收敛，我想是不是初始模型偏离太多，用其他的模块低精度优化一下，再用dmol3优化，比较好操作，刚才在试用castep低精度优化，电子收敛的还行

作者
Author: 卡开发发 时间: 2016-10-24 20:58

lwj 发表于 2016-10-24 20:24
我最开始就是这样，但是基本不收敛后来挨个把突出的，相邻原子不对称的按受力方向调整，最快course在第10 ...

为啥要用低精度的做呢？结果也可能是因为精度过低而不可靠。

作者
Author: lwj 时间: 2016-10-24 21:35

卡开发发发表于 2016-10-24 20:58
为啥要用低精度的做呢？结果也可能是因为精度过低而不可靠。

感觉Dmol3优化有问题主要是初始结构不好，用castep优化使初始结构变好，后面再用dmol3结果应该也和文献能符合的较好，从目前变化趋势castep优化的很好的，主要要保持使用的软件基本一致

作者
Author: 卡开发发 时间: 2016-10-24 22:08

lwj 发表于 2016-10-24 21:35
感觉Dmol3优化有问题主要是初始结构不好，用castep优化使初始结构变好，后面再用dmol3结果应该也和文献能 ...

不见得，赝势不同，基组也不同，会有些小差异。

作者
Author: lwj 时间: 2016-10-25 11:19
本帖最后由 lwj 于 2016-10-25 11:33 编辑

卡开发发发表于 2016-10-24 22:08
不见得，赝势不同，基组也不同，会有些小差异。

我的理解是直接切出来的结构恰好是Dmol3不能处理好的一个坎，只要对表面原子稍微合理的调整就可以很好的，符合实验的收敛（表面原子向内不收敛，调了几次，幅度不一样，结果也有较大的差异），但是直接手动调没有让人信服的依据，而且不一定能很好的重复，所以通过其他能较好处理这个的模块处理一下就行了，昨天castep算到一半出问题了，就直接拿更新的结构Dmol3优化，现在已经fine精度收敛，再做一个收敛的看看重复性。最后再次感谢您，我都快放弃这个课题了，在这里卡了快1个月了，要不是您的指点，可能真跨不过这道坎。

作者
Author: 卡开发发 时间: 2016-10-25 12:46

lwj 发表于 2016-10-25 11:19
我的理解是直接切出来的结构恰好是Dmol3不能处理好的一个坎，只要对表面原子稍微合理的调整就可以很好的 ...

直接切出来的结构恰好是Dmol3不能处理好的一个坎

你的系统使用拟合晶体状态方程就能解决，我认为不是大问题。

但是直接手动调没有让人信服的依据

调整初始结构的话不是必要在文章中交代的，这个纯粹是技巧，就和你SCF改变初猜也不必在文章中阐明那样。因为最终还是要做结构优化，所以“原则上”初始结构不同不会影响结构优化最终的结果（之所以说原则上是因为实际上还有数值截断的问题，不同初始结构趋近因此而有些许差异，收敛精度足够高这种差异就会足够小）。

昨天castep算到一半出问题了，就直接拿更新的结构Dmol3优化

CASTEP做出来不见得和DMol3的结果相同，但具体原因我尚不清楚，也许是基函数差异，也许是赝势差异。

作者
Author: lwj 时间: 2016-10-25 15:13

卡开发发发表于 2016-10-25 12:46
你的系统使用拟合晶体状态方程就能解决，我认为不是大问题。

调整初始结构的话不是必要在文章中交代 ...

如果结果对初始结构十分敏感，是不是参数存在问题啊？我发现优化（001）面就是受初始结构影响很大，觉得有必要再看看指导手册了，对参数再调一调，另外请问真空层厚度测试取得差值一般多大比较合适？

作者
Author: 卡开发发 时间: 2016-10-25 19:50

lwj 发表于 2016-10-25 15:13
如果结果对初始结构十分敏感，是不是参数存在问题啊？我发现优化（001）面就是受初始结构影响很大，觉得 ...

无关，磁性结构一般可能都存在这种情况。其实不做调整原则上通过修改density mixing也能够做出来，就是要反复测试charge和spin会很麻烦而已。

对于DMol3可以取足够大的真空层，计算量增加的量很少，保险起见可以空出这样的距离：吸附物的顶端到盒子顶端20A，这样就差不多了，必要的话可以更大。

作者
Author: lwj 时间: 2016-10-26 09:37

卡开发发发表于 2016-10-25 19:50
无关，磁性结构一般可能都存在这种情况。其实不做调整原则上通过修改density mixing也能够做出来，就是要 ...

我就是听您的键density mixing的charge调小了才收敛的，也就是说初始值影响变小了，这对结果影响大吗？另外您的意思是真空层要大于20A吗？

作者
Author: 卡开发发 时间: 2016-10-26 20:02

lwj 发表于 2016-10-26 09:37
我就是听您的键density mixing的charge调小了才收敛的，也就是说初始值影响变小了，这对结果影响大吗？另 ...

density mixing的减小不会影响结果，只是一种数值方法而已，这个与初值问题无关。真空层可以取得充分大来消除吸附分子和上表面的相互作用，同时需要进行偶极矩修正。

作者
Author: lwj 时间: 2016-10-26 20:18
本帖最后由 lwj 于 2016-10-26 20:36 编辑

卡开发发发表于 2016-10-26 20:02
density mixing的减小不会影响结果，只是一种数值方法而已，这个与初值问题无关。真空层可以取得充分大来 ...

我又试了减小density mixing的charge而不调整表面原子，结果能收敛，有一个结果还正常，但是有几个相近表面结构和bulk模型的变化不到千分之一

，不知道是不是软件的问题，我本地算一下试试。

作者
Author: lwj 时间: 2016-12-1 11:11

卡开发发发表于 2016-10-26 20:02
density mixing的减小不会影响结果，只是一种数值方法而已，这个与初值问题无关。真空层可以取得充分大来 ...

老师，您好，请问如果周期性体系中吸附的原子到盒子外面去了影响大吗？或者说是不是应该换个大的体系计算？

作者
Author: 卡开发发 时间: 2016-12-1 15:45

lwj 发表于 2016-12-1 11:11
老师，您好，请问如果周期性体系中吸附的原子到盒子外面去了影响大吗？或者说是不是应该换个大的体系计算 ...

不大，只是显示问题，可以通过平移格子的边界来解决这个问题。但是，如果吸附的分子和相邻晶格吸附的分子距离很短，就得换更大的晶格，你可以建立超胞测量一下。

作者
Author: lwj 时间: 2016-12-1 16:32

卡开发发发表于 2016-12-1 15:45
不大，只是显示问题，可以通过平移格子的边界来解决这个问题。但是，如果吸附的分子和相邻晶格吸附的分子 ...

谢谢您，我测了一下间距，H、O间距为2.453A，应该存在较强的H键作用，看来我计算用的表面有点小。 (, 下载次数 Times of downloads: 76) (, 下载次数 Times of downloads: 53)

作者
Author: lwj 时间: 2016-12-1 17:08

卡开发发发表于 2016-12-1 15:45
不大，只是显示问题，可以通过平移格子的边界来解决这个问题。但是，如果吸附的分子和相邻晶格吸附的分子 ...

老师，您好，我建立超胞计算过渡态，吸附密度会降低，是否需要对以前计算的单个CO2分子吸附进行重新计算？

作者
Author: 卡开发发 时间: 2016-12-1 20:54

lwj 发表于 2016-12-1 17:08
老师，您好，我建立超胞计算过渡态，吸附密度会降低，是否需要对以前计算的单个CO2分子吸附进行重新计算 ...

覆盖度变了，所以吸附计算肯定也得重新做。当然，我也不能排除反应能在高覆盖度情形下进行。

作者
Author: lwj 时间: 2016-12-2 08:22

卡开发发发表于 2016-12-1 20:54
覆盖度变了，所以吸附计算肯定也得重新做。当然，我也不能排除反应能在高覆盖度情形下进行。

我正在算，如果吸附能变化不大，有的反应能变化应该也不大。谢谢您了

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