计算化学公社

标题: 为什么自行切的晶面与文献不一致呢？ [打印本页]

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Author: 2429783189 时间: 2025-8-25 20:24
标题: 为什么自行切的晶面与文献不一致呢？
本帖最后由 2429783189 于 2025-8-25 23:07 编辑

该帖子实际上是对http://bbs.keinsci.com/thread-55001-1-1.html中的问题的后续提问，由于原帖已延申过多，已逐渐与最初问题关联不大，并避免盖楼过多过于混乱，因此重新单开一个主题贴，我需要构建β-MnO2的（110）面并计算表面吸附，在原帖帖子中经过老师的耐心且详细解答已经对第一性原理计算从一窍不通到有所上手，但最近翻阅几篇文献发现文献中呈现的β-MnO2晶面与我构建的似乎有所不一致，我先叙述我的建模流程，从https://legacy.materialsproject.org/materials/mp-510408/#下载Conventional Standard的MnO2单胞，用VESTA打开，edit-lattice planes-new，然后hkl分别设置1，1，0，得到一个紫色面，再在Edit-Edit data-unit cell-transform中进行变换，输入
-4 0 1
4 0 1
0 6 0
变换得到了所需要的slab，确保紫色面垂直于Z（c）方向，接着直接用GaussView打开，在PBC Editor的Cell中将Cell Lengths的c方向调大（不勾选Add/Remove Atoms），便调整好了真空层，接着就可以将要吸附的分子放入真空层进行表面吸附计算，但是正如前文所述，我发现文献中呈现的β-MnO2晶面与我构建的似乎有所不一致，如下面几张图所示，论文的链接或DOI顺序与图片一致
https://doi.org/10.1039/C7RA04837H，https://link.springer.com/article/10.1007/s10853-022-07740-5 ，https://doi.org/10.1021/acscatal.5c00169，https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.150994
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我自己的模型已上传到附件，想询问一下各位是否是我的建模步骤有问题呢？

作者
Author: Uus/pMeC6H4-/キ 时间: 2025-8-25 21:22
要拿文献参考来讨论的话最好附上出处的doi/链接，这样比几张截图更方便追溯查看。图中结构和附件结构的区别在于表面暴露的原子以及层数，都可以在VESTA里面变换晶格矢量时调整。

VESTA晶格矢量旋转矩阵的第三列系数1 1 0对应于最薄的超胞，等比例放大如2 2 0甚至3 3 0后就增加了层数。此外VESTA还可以用原晶格矢量的线性组合定义原点的平移，默认一列三个系数都是0表示不平移，可以改成0.25 0.25 0.00以沿着(110)方向平移1/4长度。此时导出的cif文件，以及载入GaussView以后扩真空区、点Edit - Rebond的样子为
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把图中标黄的一层原子删除，剩下的表面不仅可以暴露出文献所说的原子位点且上下对称、厚度足够。

作者
Author: 卡开发发 时间: 2025-8-25 21:46
本帖最后由卡开发发于 2025-8-25 22:03 编辑

图中文献的结构没符合计量比，至少少了一层O，至于这么做的原因是什么就得看看文献怎么说。如果什么都没说，那就相当随心所欲不讲武德了。
另外vesta切面操作很繁琐，你可以试试ase，尽管需要了解一点python：

from ase import io
from ase import build
from ase.visualize import view
atoms = io.read('MnO2_mp-510408_conventional_standard.cif') # 读取cif
surf = build.surface(atoms,[1,1,0],3,periodic=True) # 切面，可惜不能指定终端，可以切厚点再删
surf.center(vacuum=10,axis=2) # 加10Ang真空，slab 移动到晶胞中心
supercell = surf*(3,3,1) # 制作3*3*1超晶胞
view(supercell) # 调用ase gui预览结构，可以在其中使用键鼠操作删除多余原子和修改模型并进行保存

复制代码

有兴趣你可以仔细看看这个例子。

作者
Author: 2429783189 时间: 2025-8-25 23:08

Uus/pMeC6H4-/キ发表于 2025-8-25 21:22
要拿文献参考来讨论的话最好附上出处的doi/链接，这样比几张截图更方便追溯查看。图中结构和附件结构的区别 ...

@卡开发发抱歉老师我已在原帖补上文献截图的来源链接，请问老师这是否表面我计算使用的表面是有问题的，应当与这些文献一致呢？

作者
Author: 卡开发发 时间: 2025-8-25 23:17
本帖最后由卡开发发于 2025-8-25 23:18 编辑

2429783189 发表于 2025-8-25 23:08
@卡开发发抱歉老师我已在原帖补上文献截图的来源链接，请问老师这是否表面我计算使用的表面是有问题的， ...

我的意思是，如果那些文章没有什么合理依据表面他们非要使用这种非计量比表面，这需要详细读一下他们文章，那么其实可以不用参考他们的。符合计量比的结构楼上给出了其中一种参考，反而你需要针对你自己实验表征的情况来确定到底应该使用何种暴露终端模型来进行研究。

作者
Author: 2429783189 时间: 2025-8-27 13:13
本帖最后由 2429783189 于 2025-8-27 13:15 编辑

Uus/pMeC6H4-/キ发表于 2025-8-25 21:22
要拿文献参考来讨论的话最好附上出处的doi/链接，这样比几张截图更方便追溯查看。图中结构和附件结构的区别 ...

十分感谢老师的耐心教学！我尝试您说的方法在VESTA中自己操作了一遍，我观察了Z方向的结构，感觉可以再删除一层，得到的结构与文献也是一致的，为减少计算量便这样操作了，采用先前结构优化相同的参数（先前的自己切的结构能顺利收敛且结构与实验结构差异极小），但是却发现SCF难收敛了很多，打开xyz文件甚至发现结构变形，请问老师是否是我的做法有问题呢？已上传全部相关文件，包括inp，out（txt格式），xyz，（备注：从cif保存成gjf时，会出现很多?s原子，如附件中gjf文件，我在计算时将其删除）

作者
Author: Uus/pMeC6H4-/キ 时间: 2025-8-27 13:40

2429783189 发表于 2025-8-27 13:13
十分感谢老师的耐心教学！我尝试您说的方法在VESTA中自己操作了一遍，我观察了Z方向的结构，感觉可以再删 ...

这种开启IGNORE_CONVERGENCE_FAILURE选项，而且监控输出文件可见一堆WARNING in qs_scf.F:603 :: SCF run NOT converged提示SCF迭代确实不收敛的结果，根本没有拿出来问的必要。连每一步能量都没法准确收敛的话求梯度得到的原子受力也算不准，几何优化过程变形成什么样都有可能。
我在你前一帖里已经说过调整参数的一些处理方法，包括用对角化而不是OT算法。用GFN1-xTB半经验方法能收敛的参数不宜直接照搬到PBE这种DFT计算上。

?s原子在GaussView里标记悬键末端，删除两个成了键的原子之一就会产生，也能像普通原子那样调整、删除。

作者
Author: 2429783189 时间: 2025-8-27 13:48

Uus/pMeC6H4-/キ发表于 2025-8-27 13:40
这种开启IGNORE_CONVERGENCE_FAILURE选项，而且监控输出文件可见一堆WARNING in qs_scf.F:603 :: SCF run ...

谢谢老师的回复，我知道是SCF不收敛的原因，但我用先前更大的模型用的也是PBE级别，却能很顺利收敛也没有发生形变，到了这里却出现SCF不收敛，就很奇怪，或许是自旋多重度的问题，我再尝试一下。

作者
Author: 2429783189 时间: 2025-8-27 21:53
本帖最后由 2429783189 于 2025-12-19 22:25 编辑

Uus/pMeC6H4-/キ发表于 2025-8-27 13:40
这种开启IGNORE_CONVERGENCE_FAILURE选项，而且监控输出文件可见一堆WARNING in qs_scf.F:603 :: SCF run ...

后记：并没有对原参数进行任何修改，我尝试将MnO2修改成磁性不同的状态，发现情况好很多，每次都是算到5*10E-6左右已经离收敛限很近，又突然变大，尝试IRAC解决了，又尝试MINIMIZER用CG发现收敛更快了，不过原先更大的超胞（一楼的gjf文件）只是表面和这个不一样却能什么都不改收敛，这就很值得人思考了，我也思考不出背后的原因，将输入文件上传到论坛上供大家参考和讨论。

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