求助：QE中做relax计算时，表面原子散掉如何解决？

zcw

求助：QE中对表面做relax计算时，优化过程中表面的原子散掉了，想请教各位老师该如何去解决？优化前和优化后的表面结构如下图。

zcw

tanzicong 发表于 2023-4-19 13:03
初步看来应该是初始构型不合理。
乙基磺酸分子的结构应该不是线性的，但是你却以线性的模式嫁接上去了，所 ...

感谢您的答复，对我很有帮助

tanzicong

初步看来应该是初始构型不合理。
乙基磺酸分子的结构应该不是线性的，但是你却以线性的模式嫁接上去了，所以看起来初始和最终构型差的比较远。
我个人理解的做法应该是：
1）在一个盒子（例如10x10x10A）里面优化乙基磺酸分子
2）优化氧化铝表面
3）把优化好的乙基磺酸分子按照单齿吸附或者你自己推测的吸附构型嫁接在表面后再优化。
这样的做法的好处是第一可以减少计算时间，第二可以初步判断优化后结果是否合理。如果说第1）和2）步中乙基磺酸构型差不多，可以说表面修饰上去了。如果说2)步的构型与1）中不一样，可能就要考虑是不是发生了其他过程。

zcw

ChemG 发表于 2023-3-10 15:49
其实你的磺酸基阴离子和金属中心是比较强的静电相互作用（不在范德华相互作用、氢键等范围内），不加D3(BJ) ...

好的，谢谢老师，我去仔细学习一下这篇博文。

ChemG

其实你的磺酸基阴离子和金属中心是比较强的静电相互作用（不在范德华相互作用、氢键等范围内），不加D3(BJ)也还算能勉强接受，最好是加上。因为在比较高的覆盖度下，烷基链之间还会有相互作用，这是PBE完全不能考虑的。不过在之后进行类似计算的时候最好都要加范德华校正，对泛函的各项性能都有改善。具体见社长的博文： 谈谈“计算时是否需要加DFT-D3色散校正？”http://sobereva.com/413

zcw

renzhogn424 发表于 2023-3-3 10:33
你这里做吸附要加D3校正吧，关键词是&SYSTEM里加
    vdw_corr="dft-d3"
    dftd3_version = 4

感谢老师您的提议，之前忽略了D3校正这一点。

zcw

ChemG 发表于 2023-3-3 09:27
可以通过化学常识判断有机分子构型，乙基磺酸是单齿吸附的，与他基态构型不会差很多。复习一下有机化学吧 ...

感谢老师您的答复，帮助我更好的理解这个问题。

renzhogn424

你这里做吸附要加D3校正吧，关键词是&SYSTEM里加
    vdw_corr="dft-d3"
    dftd3_version = 4

ChemG

zcw 发表于 2023-3-2 20:10
感谢老师您的答复，我做的是乙基磺酸分子修饰氧化铝表面而并非氧化铝表面吸附乙基磺酸分子。所以初始的小 ...

可以通过化学常识判断有机分子构型，乙基磺酸是单齿吸附的，与他基态构型不会差很多。复习一下有机化学吧。简单来说，你建的模型与实际化学构型差太多了，优化后的看起来才正常。主要注意一下覆盖度吧，让相邻镜像中的分子相互作用尽量小一些，除非特地要考虑这么大的覆盖度

ahxb

我认为 conv_thr 取1.D-6也可以，取更小的值不是必须的。原因有两点：(1) QE 中的能量单位是 Rydberg，1 Rydberg 严格等于0.5 Hartree，约等于13.6 eV，即字面上看 conv_thr = 1.D-6 和 VASP 中的 EDIFF = 1E-5相近，而在用 VASP 计算吸附能时 EDIFF=1E-5 的能量收敛标准可以接受；(2) 实际上 QE 中判定能量收敛所用的标准是 conv_thr 小于估计的 SCF 误差，而非能量变化小于 conv_thr。在我见到的计算结果中，多数情况下在收敛时，能量变化小于 conv_thr 一到两个数量级。
综上，QE 中 conv_thr = 1.D-6 的能量收敛阈值和 VASP 中 EDIFF = 1E-6 的能量收敛阈值相近，我认为 conv_thr = 1.D-6足够了。

zcw

ChemG 发表于 2023-3-2 19:47
你是在氧化铝表面吸附乙基磺酸吧，你的X、Y方向选的太小了，相当于说你现在状态分子的覆盖度比较高，一般我 ...

感谢老师您的答复，我做的是乙基磺酸分子修饰氧化铝表面而并非氧化铝表面吸附乙基磺酸分子。所以初始的小分子是自己构造连接上去的，可能不符合基态的化学构型，因此我是想通过一个较为粗糙的relax计算来优化乙基磺酸的构型。所以在优化后原子散开不知道是对是错，就想了解这种情况的对错以及该如何去解决。

ChemG

你是在氧化铝表面吸附乙基磺酸吧，你的X、Y方向选的太小了，相当于说你现在状态分子的覆盖度比较高，一般我们做的时候至少都会让分子间具有10 A以上的距离，以避免吸附分子的相互作用。不过这个跟你的问题没啥关系。
其实你优化的结果才是符合化学直觉的，你建立的初始结构根本就不是基态的化学构型。
再者，电子收敛阈值太低了，至少也要达到10D-8。

zcw

ChemG 发表于 2023-3-2 18:18
这属于表面重构吧，比较正常，比如Si的表面重构
光是图片也看不出这是什么物质，你固定了哪些原子，使用了 ...

老师您好，这是我的in文件，只是固定了最下面一层的板，表面原子都没有固定
&CONTROL
   calculation     = 'relax'
   restart_mode    = 'from_scratch'
   outdir          = './out'
   pseudo_dir      = '../pseudo/'
   prefix          = 'ch3ch2so2oh'
   verbosity       = 'low'
   etot_conv_thr   = 1.D-4
   forc_conv_thr   = 1.D-3
   nstep           = 200
/
&SYSTEM
   ibrav           = 0
   nat             = 54
   ntyp            = 5
   ecutwfc         = 40.0
   ecutrho         = 480.0
   occupations     = 'smearing'
   degauss         = 0.001
   smearing        = 'gaussian'
/
&ELECTRONS
   electron_maxstep = 300
   conv_thr        = 1.D-6
   mixing_mode     = 'plain'
   mixing_beta     = 0.7
   mixing_ndim     = 8
   diagonalization = 'david'
/
&IONS
   ion_dynamics    = 'bfgs'
/
CELL_PARAMETERS angstrom
     9.615900000    0.000000000    0.000000000
     -2.403942730    4.163767730    0.000000000
     0.000000000    0.000000000    44.187200000
ATOMIC_SPECIES
   Al         26.982         Al.pbe-n-kjpaw_psl.1.0.0.UPF
   C         12.011         C.pbe-n-kjpaw_psl.1.0.0.UPF
   H         1.008         H.pbe-kjpaw_psl.1.0.0.UPF
   O         15.999         O.pbe-n-kjpaw_psl.1.0.0.UPF
   S         32.06         S.pbe-n-kjpaw_psl.1.0.0.UPF
ATOMIC_POSITIONS angstrom
   Al      2.403962000    1.387909000    2.186383000
   Al      0.000046000    2.775859000    3.880962000
   Al      0.000000000    0.000000000    1.694137000    0 0 0
   Al      2.403962000    1.387909000    6.067344000
   Al      9.615900000    0.000000000    4.372765000
   Al      0.000046000    2.775859000    0.000000000    0 0 0
   Al      7.211912000    1.387909000    2.186383000
   Al      4.807996000    2.775859000    3.880962000
   Al      4.807950000    0.000000000    1.694137000    0 0 0
   Al      7.211912000    1.387909000    6.067344000
   Al      4.807950000    0.000000000    4.372765000
   Al      4.807996000    2.775859000    0.000000000    0 0 0
    O      0.932248000    1.387909000    0.847069000    0 0 0
    O      -1.471668000    2.775859000    5.220276000
    O      3.139809000    0.113379000    0.847069000    0 0 0
    O      0.735892000    1.501330000    5.220276000
    O      3.139828000    2.662438000    0.847069000    0 0 0
    O      0.735912000    4.050388000    5.220276000
    O      1.471713000    0.000000000    3.033451000
    O      -0.735847000    1.274529000    3.033451000
    O      1.668141000    2.889238000    3.033451000
    O      5.740198000    1.387909000    0.847069000    0 0 0
    O      3.336282000    2.775859000    5.220276000
    O      7.947759000    0.113379000    0.847069000    0 0 0
    O      5.543746000    1.501330000    5.220276000
    O      7.947778000    2.662438000    0.847069000    0 0 0
    O      5.543862000    4.050388000    5.220276000
    O      6.279663000    0.000000000    3.033451000
    O      4.072103000    1.274529000    3.033451000
    O      6.476091000    2.889238000    3.033451000
    H      0.483522000    1.354349000    6.290932000
    H      5.210217000    1.307215000    6.260884000
    O      2.378552000    1.372295000    7.917021000   
    O      7.213883000    1.388159000    7.917462000   
    S      2.392278000    1.371503000    9.696881000   
    S      7.220013000    1.383037000    9.697323000   
    O      0.726824000    0.743399000    9.696881000   
    O      2.458834000    3.150265000    9.696881000   
    O      5.564150000    0.729992000    9.697323000   
    O      6.932247000    3.139606000    9.697323000   
    C      2.394586000    1.400983000    11.506789000   
    C      7.214748000    1.390823000    11.507231000   
    H      1.414586000    1.983327000    11.506789000   
    H      3.404684000    0.872434000    11.506789000   
    H      6.257034000    2.009184000    11.507231000   
    H      8.216985000    0.847577000    11.507231000   
    C      2.381749000    1.385910000    13.046713000   
    C      7.212561000    1.393447000    13.047155000   
    H      2.495057000    2.520245000    13.046713000   
    H      1.436934000    0.747938000    13.046713000   
    H      7.131195000    2.530530000    13.047155000   
    H      6.278684000    0.739527000    13.047155000   
    H      2.394418000    1.386118000    14.186742000   
    H      7.209099000    1.391281000    14.187184000   
K_POINTS automatic
5 5 3 0 0 0

ChemG

这属于表面重构吧，比较正常，比如Si的表面重构
光是图片也看不出这是什么物质，你固定了哪些原子，使用了哪些参数，暴露晶面是否合理。最好给出输入文件一看就明白了