vasp做过渡态经验<一>：NEB

sky

这算是一篇新手教学贴，简单谈一下做过渡态的经验，方便各种萌新入门。

NEB具体算法原理可见sob老师的帖子：过渡态、反应路径的计算方法及相关问题 - 思想家公社的门口：量子化学·分子模拟·二次元

最好使用vtst tool版本的vasp，里面有很多好用的算法，比原版vasp好用。编译方法见官网：Transition State Tools for VASP

以下NEB计算的方法只介绍vtst tool版本的vasp

NEB计算步骤如下：

1. 准备好初末构型的vasp文件: is.vasp，fs.vasp，以及脚本：nebmake.pl（来源：Transition State Tools for VASP），然后输入命令：

1. > nebmake.pl is.vasp fs.vasp 8

复制代码

最后一个8代表生成8个image，如果运行成功，会在当前文件夹生成编号为00-09的十个文件夹，每个文件夹包含一个POSCAR。编号00和09的文件夹对应is.vasp和fs.vasp。

之后把配置文件INCAR，KPOINTS，POTCAR放到当前文件夹。INCAR文件需要有以下字段：

1. IMAGES=8
   
2. LCLIMB = .TRUE.

复制代码

IMAGES代表有8个image，LCLIMB是是否开启climbing image方法，详见官网。

nebmake.pl会用线性插值的方法在is.vasp和fs.vasp之间插入若干个image，这会导致其中某些image的构型极度不合理，比如某两个原子重叠在了一起，需要调整。可以自己把01-08文件夹中的POSCAR文件下载下来，调整后再上传，但比较麻烦。推荐使用我写的脚本nebinfo（来源：Mabinogiysk/VASP-script），输入image的数量之后，会生成一个压缩包NEBINFO.tar.gz. 里面包含有每个image的vasp格式文件，gjf格式文件以及xyz格式的动画文件（可用VMD观看）。

调整好image之后在当前文件夹执行vasp命令就可以开始NEB计算。

刚开始算的时候，由于构型不合理，因此选用最速下降法会比较快，也不容易出错。此时选择IOPT=7，跑个二三十步之后再换用IOPT=1，当然也可以从头到尾只用IOPT=1.

对于复杂的过渡态，NEB计算需要非常多的image才能收敛。因此我一般只跑个五六十步，根据经验来看，后面基本不会有太大变化了。

之后可以采用vtst tool中的脚本来输出最后一步NEB的信息，如能量、切线力等，用法请到官网查找。也可以使用我脚本仓库中的nebvtst.pl脚本：

1. > nebvtst.pl 8

复制代码

该脚本将输出NEB计算每一步每个image的信息：

1. steps: 60
   
2. images: 1    -314.70152    -0.20180     0.07899
   
3. images: 2    -314.66766    -0.10107     0.08997
   
4. images: 3    -314.21920    -0.03095     0.06242
   
5. images: 4    -314.82366     0.36034     0.08089
   
6. images: 5    -315.02908     0.17184     0.10215
   
7. images: 6    -315.14834     0.10812     0.06171
   
8. images: 7    -315.21699     0.05799     0.05365
   
9. images: 8    -315.25374     0.02400     0.12696

复制代码

三列数字从左到右分别是能量，切线力和受力最大的原子所受的力（都小于EDIFFG时NEB计算就收敛了）。

其中最重要的是切线力，切线力为零的点就是过渡态。正常的NEB计算切线力应该是从负值到正值或者从正值到负值，并且能量应该先升高再下降。不满足这两个条件时意味着计算很可能出错了。

对于上面这个计算，可以看到image3的切线力很接近0了，也就意味着这个image跟过渡态很接近了，可以把它单独拿出来做个优化（IBRION=1），有可能就收敛到过渡态了。

如果所有的image的切线力都比0差很多，如下面这样：

1. steps: 42
   
2. images: 1    -314.71090    -0.19732     0.67034
   
3. images: 2    -314.68128    -0.10245     0.18674
   
4. images: 3    -314.22095    -0.23067     0.47518
   
5. images: 4    -314.80703     0.24911     0.40551
   
6. images: 5    -315.01767     0.16162     0.27819
   
7. images: 6    -315.13853     0.10266     0.38136
   
8. images: 7    -315.21270     0.04747     0.28035
   
9. images: 8    -315.25231     0.02491     0.24664

复制代码

就只能把零两边的image，即image3和image4拿出来重新用nebmake.pl插值再跑NEB，直到找到切线力接近零的点。这是原始版本的vasp做过渡态的方法，如果编译了vtst tool工具，采用climbing image方法，即设置LCLIMB = .TRUE. 基本上跑一遍NEB之后都会有一个image的切线力接近零，避免了重复插值。因此用vasp做过渡态一定要编译上vtst tool.

另外经常遇到的情况是切线力接近零的image拿出来做优化之后，发现力总是降不下去。此时NEB方法就无能为力了，需要另一个强大的过渡态搜索方法Dimer上场了。这就留做下一篇帖子来说了。

smutao

Can you add a working example for demonstration?

sky

smutao 发表于 2017-12-6 10:14
Can you add a working example for demonstration?

加例子太麻烦，以后有空再弄

ztchem

如果一个cineb过程没有收敛是否不能查看力的变换过程及最后一步力的值？

sky

ztchem 发表于 2017-12-7 11:08
如果一个cineb过程没有收敛是否不能查看力的变换过程及最后一步力的值？

可以

hakuna

写的挺好的！对初学者应该很有帮助！
通常大家都是neb到底，然后做个频率验证一下。
你这里有句话没讲清楚，
“.....对于上面这个计算，可以看到image3的切线力很接近0了，也就意味着这个image跟过渡态很接近了，可以把它拿出来跑一个IBRION=1，有可能就收敛到过渡态了。”
你把切线力接近0的那个image拿出来，再IBRION=1，这是要单独优化吗？优化的话，要限制某些自由度吗？

sky

hakuna 发表于 2017-12-8 08:47
写的挺好的！对初学者应该很有帮助！
通常大家都是neb到底，然后做个频率验证一下。
你这里有句话没讲清 ...

跟NEB一样就行了

hakuna

sky 发表于 2017-12-8 13:48
跟NEB一样就行了

呃，那就不存在把它拿出来了
IBRION=1的话，还原回到VASP内置的拟牛顿优化方法了，你觉得它比henkelmann的LBFGS好使吗？

菩城

好帖子，顶一下

tuzhih

想请教下,几个image中有个切线力接近零之后,但是每个image的受力都很大为1.0左右,这样的image也可以直接拿那个切线力为零的image做dimer吗

kyuu

再萌新也不能教人家用NEB，过渡态一律使用CINEB，用NEB会经常被审稿人质疑，需要解释为什么用NEB而非CINEB

追翔少年

个人观点，我用VTST搜过渡态结果会很奇怪，后来经过人指点还是用VASP自带的CNEB工具才有所改善，我觉得VTST对于无关基团旋转处理的不好，举个简单的离子有些CH3CO+H→CH3CHO的甲基会存在旋转然后就跑偏了

Marineking

你好，我使用你的github上的程序。比如：nebinfo，就显示
/bin/env: python3: 没有那个文件或目录
tar:./*vasp 无法stat: 没有那个文件或目录。
请问怎么回事？

fallleave

Marineking 发表于 2019-6-29 17:33
你好，我使用你的github上的程序。比如：nebinfo，就显示
/bin/env: python3: 没有那个文件或目录
tar:./ ...

机器上没有装python3。输入python3 -V，看看是否显示出正确的python3版本号。一般centos默认安装的是python2，自行安装一个python3。

Marineking

fallleave 发表于 2019-6-29 21:07
机器上没有装python3。输入python3 -V，看看是否显示出正确的python3版本号。一般centos默认安装的是pyth ...

我装了python3了，输入python-V 显示 python 3.7.3