求助CP2K计算RuO₂ (110) 表面吸附OER中间体时的SCF收敛问题

蹇子铭

卢老师您好，我最近在用 CP2K 算 RuO₂ (110) 表面吸附 OER 中间体的时候，遇到一些 SCF 收敛的问题，想请教您看看是不是我设置有问题。我这个体系是 RuO₂ (110) 表面，截了三层，计算的时候固定了最下面一层，放开上面两层。用的是对角化方法，输入文件是通过 Multiwfn 生成的。对于光面催化剂（*）和吸附 O 的中间体（*O），SCF 都能正常收敛。但是一旦涉及到含 H 的中间体，比如 *OH 和 *OOH，SCF 就特别慢，而且经常震荡收敛不了。我试过把 MAX_SCF 调到 500，Alpha 设成 0.1，优化器也换成了 CG，效果还是不太理想。因为体系是导体，我就没用 OT 算法。现在这一步算下来已经花了一天多时间，相比之前用 VASP 算同样的模型，基本一天之内就能收完，感觉 CP2K 并未在效率上体现出优势。所以想请教您看看，我现在的设置有没有不合理的地方？或者有没有什么提高收敛效率的建议？

Corrosion

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阿夸夸

从我的经验推测，原因是slab-OH和slab-OOH模型由于是奇数电子数，使得自旋多重度为2，开UKS，导致的自洽场不收敛。
我这里有一个算不上办法的办法，将上面两个模型沿周期性方向a或b扩胞为两倍超胞，让电子数变成偶数，闭壳层，自旋多重度为1，相应方向的k点数也可减半，此时可能会改善自洽场收敛问题，个人愚见

guoguoping199

阿夸夸 发表于 2026-1-18 21:40
从我的经验推测，原因是slab-OH和slab-OOH模型由于是奇数电子数，使得自旋多重度为2，开UKS，导致的自洽场 ...

大佬，您的意思是把原来晶胞扩胞成两个晶胞，然后再合成一个晶胞，再生成计算文件，K点的话，例如原来是2，2，1，沿着X轴扩胞以后，就把K点变成4，2，1吗

wangnan2256

guoguoping199 发表于 2026-1-19 10:13
大佬，您的意思是把原来晶胞扩胞成两个晶胞，然后再合成一个晶胞，再生成计算文件，K点的话，例如原来是2 ...

你晶胞变大了，K点肯定减小啊，怎么还会变回原来k点的两倍

guoguoping199

wangnan2256 发表于 2026-1-19 10:30
你晶胞变大了，K点肯定减小啊，怎么还会变回原来k点的两倍

嗯嗯，好的，理解错了，应该改成1，2，1才对吧

阿夸夸

guoguoping199 发表于 2026-1-19 11:06
嗯嗯，好的，理解错了，应该改成1，2，1才对吧

啊对 你可以试试

guoguoping199

阿夸夸 发表于 2026-1-19 13:12
啊对 你可以试试

已经用我的Ni单原子吸附OH尝试了，很快就收敛了，大佬厉害了！

guoguoping199

阿夸夸 发表于 2026-1-19 13:12
啊对 你可以试试

就是单电子步计算时长接近翻倍，不过多费点时间能收敛已经很好了

guoguoping199

阿夸夸 发表于 2026-1-19 13:12
啊对 你可以试试

大佬，又有一个发现，如果K点比较小的话，减半以后也会影响收敛

阿夸夸

guoguoping199 发表于 2026-1-20 09:05
大佬，又有一个发现，如果K点比较小的话，减半以后也会影响收敛

啊 不是大佬，科研民工

k点、自旋极化、smearing以及磁性的设置要根据你具体计算的材料体系慎重设置，在确保上述设置都恰当的前提下再来解决自洽场不收敛的问题

此外对于奇数电子数，开UKS导致的自洽场不收敛问题，还可以通过开smearing，指定自旋多重度为1，就可以避免CP2K强制用UKS，这样就不用上面我说用超胞的方法来避免奇数电子数以及UKS，详见http://bbs.keinsci.com/thread-57857-1-1.html、http://bbs.keinsci.com/thread-57889-1-1.html

但首先确保这些设置对要计算的材料都是恰当且合理的