如何计算离子在聚合物结构上的迁移能垒

Dreamer1 · 发表于 Post on 2025-12-13 13:22:31

老师好，我这里有一个阴离子聚合物结构，我们预测了Li离子在这个聚合物链段上的吸附位点和可能的迁移方式（如下图所示）。现在我想计算锂离子从其中一个位点迁移到另一个位点的迁移能垒，我的问题是，这个计算该采用gaussian还是cp2k去计算。之前我参加的第4届 CP2K第一性原理计算培训班里“过渡态搜索和反应路径的产生”部分有一些关于离子迁移的计算实例，不知道是否可以参考那部分实例进行计算？

sobereva · 发表于 Post on 2025-12-13 21:47:00

Gaussian和CP2K都完全可以
Gaussian的话通常需要你去猜迁移路径上各个过渡态（可能不止一个）结构然后优化过渡态。CP2K用NEB的话，可以自己给出迁移前后的结构并插点，如果中间有中间体、多个过渡态，在NEB能量变化变化曲线上会有所体现（之后再对每个基元过程用CI-NEB或dimer找轨道），因此适合不好估计中间有哪些过渡态/中间体的情况。也可以二者结合，比如CP2K做NEB确定过渡态粗略位置，作为Gaussian的初猜结构用opt=TS优化过渡态。

Dreamer1 · 发表于 Post on 2026-1-29 21:28:33

sobereva 发表于 2025-12-13 21:47
Gaussian和CP2K都完全可以
Gaussian的话通常需要你去猜迁移路径上各个过渡态（可能不止一个）结构然后优化 ...

卢老师好！最近我用CP2K（利用CI-NEB）去做了上述聚合物链段上的锂离子迁移能垒。现在已经完成初态和终态结构的几何优化。我采用SobNEB进行插点（共8个点），然后在跑CI-NEB的时候，总是出现内存爆满溢出然后任务失败的情况。然后我根据“北京科音CP2K第一性原理计算培训班”讲义里的内容，更改了NPROE_REP=8（我这边的计算资源CPU是64核的）。虽然这样做没有出现内存的报错，但是内存仍然很高，大约在490G左右。然后跑了大约12小时后仍然没有结束。想请教老师，（1）有没有什么办法提高一下速率和解决内存的这个问题？（2）我这个情况应该是非周期性体系，那我是不是这个模型盒子建得偏大也导致了速度很慢。我附上了NEB.inp文件，请老师帮我看一下

NEB.inp (11.87 KB, 下载次数 Times of downloads: 1)

sobereva · 发表于 Post on 2026-1-30 00:40:13

Dreamer1 发表于 2026-1-29 21:28
卢老师好！最近我用CP2K（利用CI-NEB）去做了上述聚合物链段上的锂离子迁移能垒。现在已经完成初态和终态 ...

我不知道你是怎么并行的
如果用的psmp版，记得恰当设置OMP_NUM_THREADS
当前情况不建议开smearing
另外，可以考虑把重复单元适当减少。当前没必要非得那么多。盒子越大，格点越多，耗内存越厉害。

此外，整体净电荷-5，未必合适。注意考虑真实体系中的聚合物的状态是什么样，有没有其它抗衡离子之类。负电荷那么密集分布可能并不对应真实的状态。

yuzc · 发表于 Post on 2026-1-30 16:58:23

最好你先实验上你和一下，看下sigma -T是VTF关系还是阿伦尼乌斯关系，如果是前者的话，解耦合常数很关键。最好跑一个经典MD捕获配位环境变化，做RDF时间序列分析和链松弛模式的模拟。

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