基于VASP的Periodic NBO编译和简单测试

啦啦黑还黑

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基于VASP的SSAdNDP的编译和简单测试贴：
http://bbs.keinsci.com/thread-12385-1-1.html
基于Crystal的Periodic NBO的编译和简单测试贴：
http://bbs.keinsci.com/thread-12111-1-1.html

参考文献：Dunnington, B. D.; Schmidt, J. R. J. Chem. Theory Comput., 2012, 8, 1902–1911.
下载网站：https://schmidt.chem.wisc.edu/nbosoftware


先下载：
periodic_nbo_v.1.1.tgz
对于VASP用户还需要下载：
projection_v.1.1.2.tgz
对于Crystal用户还需要下载：
CRYSTAL_interface.tgz


注:对于crystal用户可以参考http://bbs.keinsci.com/thread-12111-1-1.html帖子中的编译方法。




编译之前的准备文件:

• VASP程序包，从vasp.at网站下载，目前的ssNBO和ssAdNDP仅完美支持vasp.5.4.1.24Jun15之前的版本，对于vasp.5.4.1.05Feb16和5.4.4版经测试发现在patch补丁的时候报错，估计对补丁文件稍作修改亦可使用，暂时我还没有做测试。5.4和5.3的编译方法有很大的不同，建议使用5.4.1.15年版，编译方便非常多。
• periodic_nbo_v.1.1.tgz
• projection_v.1.1.2.tgz
• intel2013或之前版本的intel mkl编译器。由于程序最终更新是在2015年，且程序作者的mkl版本太老，如果不用老的编译器，很多代码要做修改，参考(http://bbs.keinsci.com/thread-12111-1-1.html)
  

我编译使用的是：
composer_xe_2013_sp1.2.144，

vasp.5.4.1.24Jun15


第一步：重新编译VASP
首先要重新编译VASP，编译VASP的方法参考：


自己的电脑上编译： http://bbs.keinsci.com/thread-11812-1-1.html，https://www.bilibili.com/video/av39616222
服务器上编译： http://bbs.keinsci.com/thread-11111-1-1.html，https://www.bilibili.com/video/av33956717


编译之前需要多一步：
把projection_v.1.1.2.tgz解压得到的，proj_VASP_5.4.patch和projection_output.F文件copy到vasp的src/目录下：
patch < proj_VASP_5.4.patch
注：
对于VASP5.3还需要在~/src/.objects文件的SOURCE里添加projection_output.o，VASP5.4不需要添加。



第二步：编译projection.exe
这里我是用的intel2013编译器，测试发现intel2015以后的编译器都无法成功。
Makefile文件不需要做修改，直接make，可以得projection.exe



第三步：编译nbo.exe
编译之前需要修改Makefile.template文件
由于作者使用的intel编译器较老，下面这个默认的路径在intel2013里没有：
MODULE_PATH=/opt/intel/mkl/10.0.3.020/lib/em64t
需要替换成MODULE_PATH=/opt/intel/composer_xe_2013_sp1.2.144/mkl/include/intel64/lp64/
另外LDFLAGS= 参数也需要做相应修改,最终我编译成功的Makefile.template文件：

1. MODULE_PATH=/opt/intel/composer_xe_2013_sp1.2.144/mkl/include/intel64/lp64/
   
2. MKL_LIB=/opt/intel/composer_xe_2013_sp1.2.144/mkl/lib/intel64
   
3. FC=ifort
   
4. LD=ifort
   
5. #FFLAGS=-check all -check noarg_temp_created -g -traceback -warn unused -I $(MODULE_PATH)
   
6. FFLAGS= -vec-report0 -openmp -I $(MODULE_PATH)
   
7. LDFLAGS=-L${MKL_LIB} -lmkl_core -lmkl_intel_lp64 -lmkl_sequential ${MKL_LIB}/libmkl_blas95_lp64.a ${MKL_LIB}/libmkl_lapack95_lp64.a -openmp

复制代码

第四步：测试Silicon的例子

• INCAR输入文件里添加LNBO = True，如果VASP的用于投影波函数文件编译成功，计算完成会产生一个wavefunction.dat文件。
• 然后准备高斯基组文件(Gaussian94 format)basis.inp，可以从ESML网站上生成：https://bse.pnl.gov/bse/portal，这里作者使用的是3-21G(d) basis set。
• 运行./projection.exe basis.inp wavefunction.dat NBO.out，将平面波基组投影到高斯基组，会生成NBO.out，NBO_mat.out，band_spillover.out，spillover.out文件。
• 运行./nbo.exe NBO.out，NBO计算结果打印到屏幕上。
  

可以添加nbo.config文件，控制判断孤对电子和键的阈值，默认是LP 1.60，BD 1.85。并且还可以进一步输出格点文件。

1. #####NBO search parameters####
   
2.   1.60   #Occupancy cutoff for one-center NBOs
   
3.   1.85   #Occupancy cutoff for two-center NBOs
   
4. #####Visualization output control parameters####
   
5.      F   #Control over printing of .cube files for visualization.
   
6.      F   #density - Whether density (T) or wavefunctions (F) are visualized.
   
7.   0 -1   #vis_start vis_end - Start and end of NBOs to print .cube files for
   
8. 0 0 0   #mesh - Number of points along each lattice vectors to use in .cube files
   
9. 1 1 1   #box_int - Number of unit cell to use for .cube file. See READ_ME.txt for guidance
   
10.   0.00   #origin_fact - Shift of the origin for .cube file. See READ_ME.txt for guidance
    

复制代码

最终输出的信息比NBO6.0少一些：由于硅1s轨道在赝势里，且价层电子全部成键，所以没有看到NBO输出LP的信息，只有BD和RYD信息。

1. *******************************
   
2. **** NATURAL BOND ORBITALS ****
   
3. *******************************
   
4. 
   
5. BD* Si           1 Si           2
   
6. Occ:   5.0691199E-02 Polarization:   50.00000     %   50.00000     %
   
7.    Hybrid 1:   s%   25.000001907  p%   74.601173401  d%    0.398826480  f%    0.000000000
   
8.   -0.00000   0.00057   0.00110   0.00110   0.00110  -0.00358   0.00147   0.00147   0.00147  -0.49999  -0.49867  -0.49867  -0.49867  -0.03646  -0.03646  -0.03646   0.00000  -0.00000
   
9.    Hybrid 2:   s%   24.999996185  p%   74.601173401  d%    0.398826689  f%    0.000000000
   
10.    0.00000  -0.00057   0.00110   0.00110   0.00110   0.00358   0.00147   0.00147   0.00147   0.49999  -0.49867  -0.49867  -0.49867   0.03646   0.03646   0.03646   0.00000  -0.00000
    
11. 
    
12. BD Si           1 Si           2
    
13. Occ:    1.938513     Polarization:   50.00000     %   50.00000     %
    
14.    Hybrid 1:   s%   25.000001907  p%   74.601173401  d%    0.398826480  f%    0.000000000
    
15.    0.00000  -0.00057  -0.00110  -0.00110  -0.00110   0.00358  -0.00147  -0.00147  -0.00147   0.49999   0.49867   0.49867   0.49867   0.03646   0.03646   0.03646  -0.00000   0.00000
    
16.    Hybrid 2:   s%   24.999996185  p%   74.601173401  d%    0.398826689  f%    0.000000000
    
17.    0.00000  -0.00057   0.00110   0.00110   0.00110   0.00358   0.00147   0.00147   0.00147   0.49999  -0.49867  -0.49867  -0.49867   0.03646   0.03646   0.03646   0.00000  -0.00000
    
18. 
    
19. ...
    
20. ...
    
21. 
    
22. ********************************
    
23. **** NATURAL RYDBERG STATES ****
    
24. ********************************
    
25. 
    
26. RYD Si           1
    
27. Occ:  1.5159165E-03
    
28.   Hybridization   s%    0.000000000  p%    0.000000000  d%  100.000000000  f%    0.000000000
    
29.    0.00000  -0.00000  -0.00000   0.00000  -0.00000  -0.00000   0.00000  -0.00000   0.00000  -0.00000  -0.00000   0.00000   0.00000   0.00000   0.00000  -0.00000  -0.17421   0.98471
    
30. 
    
31. RYD Si           1
    
32. Occ:  1.5159191E-03
    
33.   Hybridization   s%    0.000000001  p%    0.000000000  d%  100.000000000  f%    0.000000000
    
34.    0.00000   0.00000  -0.00000   0.00000  -0.00000   0.00000   0.00000   0.00000  -0.00000  -0.00000  -0.00000  -0.00000   0.00000   0.00000   0.00000  -0.00000   0.98471   0.17421

复制代码

ssAdNDP的编译和使用方法和ssNBO非常类似，网站如下：
http://ion.chem.usu.edu/~boldyrev/ssadndp.php

美美pig

师兄您好，我想问一下关于这个nbo.config配置文件中一些参数的设置要如何设置啊？比如这个vis_start vis_end - Start and end of NBOs to print .cube files for，这个不能全输出吗？这些Visualization output control parameters的设置有什么依据吗？

啦啦黑还黑

美美pig 发表于 2019-3-4 22:19
师兄您好，我想问一下关于这个nbo.config配置文件中一些参数的设置要如何设置啊？比如这个vis_start vis_en ...

说明文件写的挺清楚的。
in the nbo.config file. In order they are:
  1. density - [T or F] Whether to grid out the density or the wavefunction.
  2. vis_start vis_end - [Two integers] The beginning and end of the range of NBO's
     to plot.
  3. mesh - [Three integers] Resolution of grid point along each lattice direction.
     Note this is of the larger box.
  4. box_int - [Three integers] How many total lattice cell vector lengths to
     include along each side of the large box for orbital visualization.
  5. origin_fact - [One real] How to shift the origin of the large box with respect to the
     central unit cell origin.

Some useful values for box size:
  -To include the central unit cell along with half of each surrounding unit cell
   for orbital visualization:
   bulk_int = 2 2 2
   origin_fact = -0.5
  -To only incloud the central unit cell for orbital visualization (useful for
   VASP supercells):
   bulk_int = 1 1 1
   origin_fact = 0.0

density 控制输出波函数/电荷密度
vis_start vis_end 控制你想要看的NBO轨道序号，就是nbo_results文件里，LP，BD..这些一个一个排的。

美美pig

啦啦黑还黑 发表于 2019-3-5 00:24
说明文件写的挺清楚的。
in the nbo.config file. In order they are:
  1. density - [T or F] Whethe ...

恩恩，谢谢师兄

美美pig

啦啦黑还黑 发表于 2019-3-5 00:24
说明文件写的挺清楚的。
in the nbo.config file. In order they are:
  1. density - [T or F] Whethe ...

师兄，我今天试着算了一下，采用默认的默认是LP 1.60，BD 1.85，出现了下边的问题：
Found a threshhold cutoff above 1 e for a spin polarized calculation
One center:    1.60
Two center:    1.85
                This would be impossible. Please check nbo.config
然后，我调小了，就好了，我想问一下这个参数的选择有什么依据吗？不是很理解这个参数的意义

granvia

美美pig 发表于 2019-3-6 22:03
师兄，我今天试着算了一下，采用默认的默认是LP 1.60，BD 1.85，出现了下边的问题：
Found a threshhold ...

我猜这是轨道占据数的cutoff吧？小于1.60(1.85)程序就不认为是LP（BD）了。但这是对闭壳层体系而言的。你算的是开壳层，所以这些cutoff应该取其半？

啦啦黑还黑

美美pig 发表于 2019-3-6 22:03
师兄，我今天试着算了一下，采用默认的默认是LP 1.60，BD 1.85，出现了下边的问题：
Found a threshhold ...

楼上说的没错，开壳层默认的参数是LP 0.80, BD 0.93，可以适当调整。

美美pig

granvia 发表于 2019-3-6 22:44
我猜这是轨道占据数的cutoff吧？小于1.60(1.85)程序就不认为是LP（BD）了。但这是对闭壳层体系而言的。你 ...

好的，这次懂了，感谢！

美美pig

啦啦黑还黑 发表于 2019-3-7 00:16
楼上说的没错，开壳层默认的参数是LP 0.80, BD 0.93，可以适当调整。

明白了，谢谢师兄！

lastzealot

请问periodic nbo可以用于qe的计算吗

senmiao0924

师兄 您好 我想请问一下为什么我在输出.cube格式文件的时候一直出现这个问题啊There are a different number of AOs and NBOs in visualization subroutine. Something is wrong
我计算的是二维结构，nboconfig文件是这样的
#####################################################################
#####Configuration file for the periodic NBO code of JRS and BDD#####
#####################################################################

#####NBO search parameters####
  1.60   #Occupancy cutoff for one-center NBOs
  1.60   #Occupancy cutoff for two-center NBOs
#####Visualization output control parameters####
     T   #Control over printing of .cube files for visualization.
     T   #density - Whether density (T) or wavefunctions (F) are visualized.
  1 24   #vis_start vis_end - Start and end of NBOs to print .cube files for
10 15 1   #mesh - Number of points along each lattice vectors to use in .cube files
2 2 2   #box_int - Number of unit cell to use for .cube file. See READ_ME.txt for guidance
-0.50   #origin_fact - Shift of the origin for .cube file. See READ_ME.txt for guidance

earthGavinLee

老师，有composer_xe_2013_sp1.2.144和vasp.5.4.1.24Jun15的下载地址分享吗？

啦啦黑还黑

earthGavinLee 发表于 2020-1-18 11:12
老师，有composer_xe_2013_sp1.2.144和vasp.5.4.1.24Jun15的下载地址分享吗？

现在不需要这种特殊版本了。有人修改好了代码，用最新的intel编译器和vasp版本也能用了。参看下面两个链接。代码是chengcheng-xiao github里已经修改好了。
https://mp.weixin.qq.com/s/qVlJQDDxQsoH9EzdAS5EVg
https://github.com/Chengcheng-Xiao/Periodic_NBO

or1982

请问一下，我大致按照这个教程装了，但是运行例子时，没有出现wav***.dat文件，这是怎么回事呢？谢谢

or1982

senmiao0924 发表于 2019-12-5 09:24
师兄 您好 我想请问一下为什么我在输出.cube格式文件的时候一直出现这个问题啊There are a different numbe ...

请问你解决了吗？我也遇到相同问题了，谢谢说一下怎么解决的