非周期条件下优化Si出现错误

jackxws · 发表于 Post on 2021-7-18 15:04:28

用mutiwfn生成的cp2k输入文件，选择DZVP-MOLOPT-SR-GTH基组和PBE泛函并加入了D3修正，初始结构为Si的2x2x2超胞，周期性设置为NONE，其他参数按推荐设置。优化后Si原子完全打乱。

初始状态

优化后（未完成，之后的优化scf无法在128步内收敛）

另外，在加入正常XYZ周期性后，优化快速且没有问题，初末态基本无差别。输入文件见附件

Si.inp (6.51 KB, 下载次数 Times of downloads: 10) 非周期条件

Si.inp (6.5 KB, 下载次数 Times of downloads: 4) 周期条件

jackxws · 发表于 Post on 2021-7-19 09:16:14

get-it 发表于 2021-7-19 04:06
你听说过Si(111)表面的7x7重构么
https://nanowiz.tripod.com/sisteps/si111.htm

最近正在调研Si表面重构的相关文献，感谢老师指点！

jackxws · 发表于 Post on 2021-7-19 09:13:47

sobereva 发表于 2021-7-19 02:33
GFN-FF是非反应力场，成键关系一开始就确定了然后就不变了，本该出现的表面重构也都表现不出来

这种大小 ...

了解了，谢谢老师！

get-it · 发表于 Post on 2021-7-19 04:06:03

sobereva · 发表于 Post on 2021-7-19 02:33:51

GFN-FF是非反应力场，成键关系一开始就确定了然后就不变了，本该出现的表面重构也都表现不出来

这种大小体系对于CP2K来说用纯泛函优化根本没压力，完全没必要折腾更廉价方法

jackxws · 发表于 Post on 2021-7-18 23:56:12

wzkchem5 发表于 2021-7-18 19:58
必须先确定真实的表面不会变形，才能说变形是错的。
半经验计算虽然不太靠谱，但是很多时候比你自己的化 ...

我之前单独计算了下硅基底，但是发现在只有XY周期的情况下，硅也会在Z方向表面发生形变，方法都是相同的，而且用力场算的话，就不会有大的形变，所以才怕可能模型或者参数什么的弄错了。老师可以参考我上一条回帖，里面放了图片，描述会比较清楚一点。

jackxws · 发表于 Post on 2021-7-18 23:49:03

sobereva 发表于 2021-7-18 19:23
表层原子变型那是再正常不过的表面重构现象

看此文里IRI分析硅表面的例子，搞懂表面重构

是这样的，我发现表层变形后，就单独只算硅基底，用同样的方法，发现在XY周期下硅基底还是会发生Z方向表层形变，所以才想到用高精度方法测试硅单胞。我用的是GFN1-xtb方法，设置了XY周期，单独优化Si（256个原子）可以看见下面的结果：

发生了略有对称的形变。
上表面放置一个分子的模型的优化结果也同样发生了表层形变，不过破坏了对称性：

如果是用GFNFF力场，在无周期性的情况下硅基底发生的形变比较小，整个体系变化也更符合物理直觉：

最后可以对比用pbe方法计算硅基底的结果（没有算完，计算量太大且后面不收敛了），跟xtb略有不同，也有一定对称性，但是另一种构象：

由于力场结果比较接近我想像的结果，所以我才怀疑半经验模拟是不是对模型比较敏感（比如上下表面过近）或者我在参数设置上弄错了。但是经老师们提醒，也有可能是力场结果太粗糙反而没有揭示表面带来的复杂影响

wzkchem5 · 发表于 Post on 2021-7-18 19:58:25

jackxws 发表于 2021-7-18 11:31
感谢指点！我是个初学者，实际是想做一个界面吸附模型的动力学，但进行半经验计算时，硅基底总是无法正确 ...

必须先确定真实的表面不会变形，才能说变形是错的。
半经验计算虽然不太靠谱，但是很多时候比你自己的化学直觉靠谱，半经验算出来和你预期的有定性不同，应该先去排查是不是自己预期的有问题，哪怕你对你的预期再怎么确定也是如此。

sobereva · 发表于 Post on 2021-7-18 19:23:51

jackxws 发表于 2021-7-18 18:31
感谢指点！我是个初学者，实际是想做一个界面吸附模型的动力学，但进行半经验计算时，硅基底总是无法正确 ...

表层原子变型那是再正常不过的表面重构现象

看此文里IRI分析硅表面的例子，搞懂表面重构
使用IRI方法图形化考察化学体系中的化学键和弱相互作用
http://sobereva.com/598（http://bbs.keinsci.com/thread-23457-1-1.html）

jackxws · 发表于 Post on 2021-7-18 18:31:17

wzkchem5 发表于 2021-7-18 16:48
算非周期性体系不是简单地切出一个超胞然后去掉周期性条件就能算的，需要对边界做特殊处理。参见http://sob ...

感谢指点！我是个初学者，实际是想做一个界面吸附模型的动力学，但进行半经验计算时，硅基底总是无法正确模拟，表层原子会变形，所以想看看直接计算硅晶体会有什么结果，现在看来应该是建模的问题

get-it · 发表于 Post on 2021-7-18 17:21:30

迷惑行为

wzkchem5 · 发表于 Post on 2021-7-18 16:48:32

算非周期性体系不是简单地切出一个超胞然后去掉周期性条件就能算的，需要对边界做特殊处理。参见http://sobereva.com/540

Penson · 发表于 Post on 2021-7-18 15:26:09

做这种非周期性优化是想用来干嘛呢？

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