计算化学公社

标题: VASP表面吸附计算中的几个细节问题 [打印本页]

作者
Author: vigaryang 时间: 2016-8-7 19:24
标题: VASP表面吸附计算中的几个细节问题
初学VASP，了解到研究晶体表面对小分子的吸附时，需要执行三种计算过程，分别是晶体表面的优化、小分子的优化、以及晶体表面-分子复合结构的优化。请问：
1. 根据教程，小分子的优化也需要放在晶格中进行优化，那么这个晶格的晶胞参数大小需要和优化晶体表面时的晶胞参数保持一致么？
2. 在上述三种优化过程中，ENCUT和k-mesh的数值是否需要保持一致？
3. 晶体表面的大小要多大才合适？假如晶体表面原子的层数已经确定为4层，表面supercell的大小应该是3*3呢，还是4*4或者5*5？不知道该如何确定。

盼不吝赐教！

作者
Author: 卡开发发 时间: 2016-8-7 23:04
1、没必要，优化分子采用的格子应该要类似于处理真空层那样测试到能量收敛，当然，需要三个方向都进行偶极修正，否则能量是收敛不了的；
2、个人觉得没必要，都各自测试到收敛即可，这点对于K-point来说还是有共识的；几乎都认为K-point和晶格常数是关联的，晶格常数都不同，K-point也就没有一致的必要；对于截断能，如果设置成不一样的，某些审稿人可能不买账，也是为了避免麻烦，保险起见还是拿体系中截断能最高的做参考标准吧；反过来说1中的问题，实际上对于分子放在大的格子中计算，1x1x1的K-point不是必要的，设置2x2x2(过Gamma)，3x3x3...都可以，真正的问题在于晶格必须足够大，也就是因为这样，K-point没有取1x1x1之上的必要；
3、表面的大小一般主要取决于你想要研究体系的覆盖度，如果要研究孤立的分子，也得外推表面的大小，必要的话还得消除xy方向上的偶极。

作者
Author: vigaryang 时间: 2016-8-10 11:09
本帖最后由 vigaryang 于 2016-8-10 12:16 编辑

卡开发发发表于 2016-8-7 23:04
1、没必要，优化分子采用的格子应该要类似于处理真空层那样测试到能量收敛，当然，需要三个方向都进行偶极 ...

谢谢您的详细指导！关于偶极修正，在INCAR中只添加IDIPOL=x就行了么，还是说IDIPOL要和DIPOL等参数同时使用?另外，我发现在源资公司vasp软件使用说明书里给出的优化H2O分子的算例以及计算Pd(111)表面吸附CO分子的算例中都并没有在INCAR中包含IDIPOL这一项，是这个说明书的失误么？

作者
Author: 卡开发发 时间: 2016-8-10 12:31

vigaryang 发表于 2016-8-10 11:09
谢谢您的详细指导！关于偶极修正，在INCAR中只添加IDIPOL=x就行了么，还是说IDIPOL要和DIPOL等参数同时使 ...

1、三个关键字可以看下手册，上面有详细的说明：
（1）IDIPOL指定修正的方向；
（2）LDIPOL指定是否对势进行修正，注意：势的修正的方向的必须正交于其他两个晶格的方向；如单斜体系，只有c垂直于a、b，而ab两者不正交，这种只能IDIPOL=3；
（3）DIPOL可以指定到真空区域一半的位置，不指定的话，这个净电荷中心会被放到电荷密度最小的地方；

如果要研究孤立的分子，也得外推表面的大小，必要的话还得消除xy方向上的偶极

这样的方式可能在vasp比较难实现。
2、严格来说，表面只要上下有不对称（有电势差）这样的情况就应当进行修正；这样的情况对静电势有一定的影响；吸附体系的吸附能一般差的不会特别大，有时候修正相对吸附能可忽略的情况，不考虑修正也就马马虎虎了。

作者
Author: zhongyuabc 时间: 2017-7-2 09:59

卡开发发发表于 2016-8-7 23:04
1、没必要，优化分子采用的格子应该要类似于处理真空层那样测试到能量收敛，当然，需要三个方向都进行偶极 ...

请问前辈，那表面和小分子优化好了之后，又怎么把这两者放到一起呢？是直接把小分子复制到表面上吗？

作者
Author: zhongyuabc 时间: 2017-7-2 15:05

zhongyuabc 发表于 2017-7-2 09:59
请问前辈，那表面和小分子优化好了之后，又怎么把这两者放到一起呢？是直接把小分子复制到表面上吗？

好的，谢谢前辈

作者
Author: zhongyuabc 时间: 2017-7-2 15:09

zhongyuabc 发表于 2017-7-2 09:59
请问前辈，那表面和小分子优化好了之后，又怎么把这两者放到一起呢？是直接把小分子复制到表面上吗？

前辈，那一定要这样做表面优化吗？可不可以在切好面之后，直接把小分子放到表面上，然后直接优化？

作者
Author: Adair 时间: 2021-3-24 22:10

卡开发发发表于 2016-8-7 23:04
1、没必要，优化分子采用的格子应该要类似于处理真空层那样测试到能量收敛，当然，需要三个方向都进行偶极 ...

老师您好，我想请教您两个表面优化的问题：
（1）在用Materials Studio切表面时需要设置厚度，请问厚度的设置有什么条件或规则吗？为了减少晶胞中的原子数量设置成非整数如1.5等，和设置成整数计算上有什么不同？
（2）在进行表面优化的时候我们为了减少计算量往往会固定下面几层原子，我想请教老师我们一般固定几层原子比较合适，还是说有选择或测试的标准？
刚刚进入材料计算领域，很多问题还不懂，十分谢谢老师的指导。

作者
Author: 卡开发发 时间: 2021-3-24 22:41

Adair 发表于 2021-3-24 22:10
老师您好，我想请教您两个表面优化的问题：
（1）在用Materials Studio切表面时需要设置厚度，请问厚度 ...

（1）1.5有时候未必能保证计量比，导致模拟的材料和实际性质不同。一般来说整数总是能满足计量比。
（2）依据测试而定，但这种做法我认为有一定争议，毕竟这种指定原子的固定不是物理上客观存在的。另外做固定只能说减少优化结构过程中的自由度，每一步计算量最大的还是在自洽场计算上，而固定并不能减少这部分的计算量，甚至不当的固定反而会让结构更难收敛。

作者
Author: Adair 时间: 2021-3-25 08:47

卡开发发发表于 2021-3-24 22:41
（1）1.5有时候未必能保证计量比，导致模拟的材料和实际性质不同。一般来说整数总是能满足计量比。
（2 ...

谢谢老师的解答，如果通过测试的方法来确定固定的原子层数的话，是不是一般只需要测试功函数就可以了？正如您说的这种指定原子层固定的做法其实在物理上并不是客观存在的，那么我们在优化表面结构的时候内否不固定底层的原子而直接进行优化？

作者
Author: 卡开发发 时间: 2021-3-25 09:11

Adair 发表于 2021-3-25 08:47
谢谢老师的解答，如果通过测试的方法来确定固定的原子层数的话，是不是一般只需要测试功函数就可以了？正 ...

功函数、表面能、层间距这些都可以作为参考。显然可以不固定，层高取得充分一些就行了。

作者
Author: NiceFuture 时间: 2022-3-2 10:45

卡开发发发表于 2021-3-24 22:41
（1）1.5有时候未必能保证计量比，导致模拟的材料和实际性质不同。一般来说整数总是能满足计量比。
（2 ...

前辈您好，请问对于一个自上而下是ABCC的这样一个材料，我用CASTEP切001表面想让B暴露出来，可是切完后AB总是在一起（而且A在uv面之外），不论怎么切都是这样，所以我想问我可不可以这样呢：切出ABCCAB，然后手动把上面的A和下面的B删掉，获得我想要的表面，请问可以吗？先谢谢前辈了！

作者
Author: jiangning198511 时间: 2022-3-2 11:13

卡开发发发表于 2016-8-7 23:04
1、没必要，优化分子采用的格子应该要类似于处理真空层那样测试到能量收敛，当然，需要三个方向都进行偶极 ...

1. 我看了一下 VASP的官网例子对于分子体系计算没有必要进行偶极矫正，我计算过一些小分子不存在收敛问题
2. 计算最好保证ECUT一致
3.对于偶极矫正之前我做个一些测试加了矫正和没加矫正体系总能量没什么变化，不知道是什么原因，可能和体系有关吧
建议对于不熟悉的计算优先去VASP官网寻找相关例子学习参考

作者
Author: 卡开发发 时间: 2022-3-2 12:02

jiangning198511 发表于 2022-3-2 11:13
1. 我看了一下 VASP的官网例子对于分子体系计算没有必要进行偶极矫正，我计算过一些小分子不存在收敛问 ...

1、分子有必要校正，这是引入人为的周期性引起的。但这个校正不是必须的，一般足够大的晶胞且偶极矩不太大的分子可能这个校正值不会很大。这里收敛指的是能量随着晶胞边界扩大的收敛。
2、其实严格说既然做了收敛性测试，那么偏差应该会被控制在这个范围内，当然最好是保证一致避免被人诟病，但原理上不是必须的。
3、要看体系，比如分子的偶极矩很大，那么放在周期性边界的格子上述能量随着晶格变化收敛会比较慢，适当校正可以让这个收敛过程快一些，可以适当降低计算量。

作者
Author: 卡开发发 时间: 2022-3-2 12:04

NiceFuture 发表于 2022-3-2 10:45
前辈您好，请问对于一个自上而下是ABCC的这样一个材料，我用CASTEP切001表面想让B暴露出来，可是切完后AB ...

切面的时候调整厚度(thickness)下面有个调整终端(top)的选项能够满足你想调整的暴露面，你要是直接删也可以，如果没删错本质上没什么不同

。

作者
Author: NiceFuture 时间: 2022-3-2 12:45

卡开发发发表于 2022-3-2 12:04
切面的时候调整厚度(thickness)下面有个调整终端(top)的选项能够满足你想调整的暴露面，你要是直接删也可 ...

谢谢前辈！我还以为只能严格按照通过调节thickness和top来切表面呢

作者
Author: 卡开发发 时间: 2022-3-2 18:50

NiceFuture 发表于 2022-3-2 12:45
谢谢前辈！我还以为只能严格按照通过调节thickness和top来切表面呢

top可以改，然后需要你研究的问题去调整，thickness也是一样，但更多情况采用的是整数来满足计量问题。

作者
Author: lycheeho 时间: 2023-9-12 16:12

卡开发发发表于 2022-3-2 12:04
切面的时候调整厚度(thickness)下面有个调整终端(top)的选项能够满足你想调整的暴露面，你要是直接删也可 ...

你好，我想在表面找到分子的优势吸附位点，那样只要比较不同吸附位点时分子与基底共同优化的终态能量就可以吧？因为如果算吸附能的话，减去优化好的分子与基底能量是一样的，反而多此一举？

作者
Author: PoorChaos 时间: 2023-9-14 15:49

lycheeho 发表于 2023-9-12 16:12
你好，我想在表面找到分子的优势吸附位点，那样只要比较不同吸附位点时分子与基底共同优化的终态能量就可 ...

学到了

作者
Author: yanleshan 时间: 2024-7-9 09:55
请问各位老哥，对于优化好结构的slab，固定/非固定底层slab原子，对SCF计算总能是不是没有影响

作者
Author: yanleshan 时间: 2024-7-9 19:56

yanleshan 发表于 2024-7-9 09:55
请问各位老哥，对于优化好结构的slab，固定/非固定底层slab原子，对SCF计算总能是不是没有影响

自问自答一波，无影响

作者
Author: 一条君 时间: 2025-5-16 11:19

卡开发发发表于 2016-8-7 23:04
1、没必要，优化分子采用的格子应该要类似于处理真空层那样测试到能量收敛，当然，需要三个方向都进行偶极 ...

老师，因为前面有说到孤立分子可以三个方向都进行校正，那第三点【如果要研究孤立的分子，也得外推表面的大小，必要的话还得消除xy方向上的偶极】消除xy方向指的是？包含晶面的非孤立情况吗，谢谢

作者
Author: 卡开发发 时间: 2025-5-16 11:58

一条君发表于 2025-5-16 11:19
老师，因为前面有说到孤立分子可以三个方向都进行校正，那第三点【如果要研究孤立的分子，也得外推表面的 ...

对于孤立分子，消除偶极的基础上要做体积测试，因为多极-多极作用还是存在的，不过（如果你清楚公式形式的话）它们收敛很快。后面那个指的是孤立分子吸附，即Langmuir型吸附，吸附分子之间相对独立的情况，此时没办法通过修正边界来实现，只能测试甚至是外推。

欢迎光临计算化学公社 (http://bbs.keinsci.com/)