cp2k运行AIMD设置NVT系综体系温度仍然持续升高问题

zaq1

大家好，我用cp2k进行AIMD模拟。设置了NVT系综，但是看运行过程中体系的温度依旧持续升高，是因为我初始体系结构优化不合理吗，我试着解决这个问题，想着用退火，初始设置0.5fs，逐渐升高温度，达到300K就停止加温度，并持续到模拟结束，这个方法合理吗，但是cp2k好像不能设置控制体系温度的升高，需要什么命令大家知道嘛，关于设置的NVT系综如下，和输出的文件附上照片
&MOTION [url=]C3SOH.inp[/url]
  &MD
    ENSEMBLE NVT
    STEPS 100000 #Number of steps to run
    TIMESTEP 1.0 #Step size in fs. Decrease it properly for high temperature simulation
    TEMPERATURE 298.15 #Initial and maintained temperature (K)
#   COMVEL_TOL 0 #Uncomment this can remove translation motion of center-of-mass every step
    &THERMOSTAT
      TYPE NOSE
    &END THERMOSTAT
    &PRINT
      &PROGRAM_RUN_INFO
        &EACH
          MD     1 #Output frequency of MD information, 0 means never
        &END EACH
      &END PROGRAM_RUN_INFO
    &END PRINT
  &END MD

Uus/pMeC6H4-/キ

zaq1 发表于 2024-12-31 18:39
是的，按照-7设定的周期性，但是报错，报错显示如下，Index to radix array not found.

这个是因为基底太厚，用XY二维周期性时真空区也需要很大，z方向格点数量过多了。

那还是像原来那样用XYZ三维周期性好了，此时由于基底不是上下对称的，需要在-9 Other settings里用23 Set surface dipole correction开偶极校正。

zaq1

Uus/pMeC6H4-/キ 发表于 2024-12-31 13:41
你是按http://sobereva.com/587进入创建CP2K输入文件的界面，然后用选项-7设定的XY周期性吗？具体是什么 ...

是的，按照-7设定的周期性，但是报错，报错显示如下，Index to radix array not found.

Uus/pMeC6H4-/キ

zaq1 发表于 2024-12-31 13:27
好的我明白了，但是切面加了真空层的模型原本就是三维周期的，用multiwfn即使生成了二维周期计算的输入文 ...

你是按http://sobereva.com/587进入创建CP2K输入文件的界面，然后用选项-7设定的XY周期性吗？具体是什么输入文件让CP2K报了什么错？

输入文件用文本编辑器是能修改，但鉴于其复杂性，不熟悉就最好别自己改动。我还是推荐报个CP2K第一性原理计算培训班（http://www.keinsci.com/workshop/KFP_content.html）学一学。

zaq1

Uus/pMeC6H4-/キ 发表于 2024-12-31 13:08
我没用过你说的建模软件，不过把结构载入multiwfn之后可以先参考社长博文http://sobereva.com/610调整一 ...

好的我明白了，但是切面加了真空层的模型原本就是三维周期的，用multiwfn即使生成了二维周期计算的输入文件也会报错的，您的意思是用multiwfn把模型文件改为二维的吗，如果能改输入文件自然不是问题了

Uus/pMeC6H4-/キ

zaq1 发表于 2024-12-31 09:51
1.切面之后我看是二维周期性了，但再加上真空层又是三维周期性了，后面也改不了
2.划分三层取两层的意思 ...

我没用过你说的建模软件，不过把结构载入multiwfn之后可以先参考社长博文http://sobereva.com/610调整一下几何结构，再生成固定下层、按XY二维周期性计算的若干CP2K输入文件。从三层的结构删原子到保留二层也不难，这种操作用multiwfn、VMD乃至GaussView都能完成。

2和3的区别是指  “添加真空层+基底保留两层+固定下层放开上层”  和  “添加真空层+基底保留三层+固定下一/二层放开上层”  的区别么？我觉得不妨先用前者计算看看，毕竟计算资源有限，如果能用原子少一点的模型合理描述界面行为，没有必要用更大的。除非计算发现只放开一层不够，比如表面弛豫、表面重构影响较深，或者加溶液跑分子动力学时短时间内有明显的水分子渗透进入晶格、表面原子被剥落溶解进入溶液等现象，这样再考虑放开二层甚至更多。

zaq1

Uus/pMeC6H4-/キ 发表于 2024-12-30 18:26
软件做正交化是要兼顾三维周期性的，但切表面加真空层以后只剩下二维周期性。当前基底明显可以按平移对称 ...

1.切面之后我看是二维周期性了，但再加上真空层又是三维周期性了，后面也改不了
2.划分三层取两层的意思是就取两层的厚度加原子为模型再加真空层进行后续模拟吗（这个厚度的取法是否就是切面时将厚度调为两层的厚度再加真空层）
3.或者另一种方法，把最下面一层固定，还是两层固定只开放最上面一层模拟，后续进行AIMD最下面一层也是固定的，这个方法和2等效是吗

Uus/pMeC6H4-/キ

zaq1 发表于 2024-12-30 17:14
那我换一下周期性试一下，但是这里的基底厚度是我对初始斜晶胞进行计算正交后的厚度，我用的是MS软件建模 ...

软件做正交化是要兼顾三维周期性的，但切表面加真空层以后只剩下二维周期性。当前基底明显可以按平移对称性划分出等价的三层（参考面心立方堆积的密排布层，我怀疑这个晶体本来就是三方晶系的），而且既然每层都不薄，已经超过可能的表面重构/表面弛豫的影响范围，取两层足够了。还可以设置下层原子冻结作为体相，只放开上层原子做几何优化和与水分子接触下的分子动力学，由于z方向一直有真空层故全用XY二维周期性。

没有特别要求的话切表面可以考虑下原子的排布均衡，比如按划线的位置分隔层，让钙原子出现在环境等价但是周围有氧原子的位置，避免裸露钙原子的特殊电子结构使SCF难收敛的问题，这也有助于提高计算速度。

zaq1

Uus/pMeC6H4-/キ 发表于 2024-12-30 15:49
刚看了下输入文件，才明白为什么计算速度慢了。现在的基底在z轴方向有点太厚了，即使是考虑表面弛豫/表面 ...

那我换一下周期性试一下，但是这里的基底厚度是我对初始斜晶胞进行计算正交后的厚度，我用的是MS软件建模，在MS里面Symmetry-redifine Lattice里面调整的，正交后自动就是这个厚度了，也不能改的吧应该，

Uus/pMeC6H4-/キ

zaq1 发表于 2024-12-30 14:13
观察轨迹文件就是看到原子的位置在轻微改变，原子坐标发生轻微变化，结构也没发生什么奇怪的变形，结构原 ...

刚看了下输入文件，才明白为什么计算速度慢了。现在的基底在z轴方向有点太厚了，即使是考虑表面弛豫/表面重构和后续分子动力学中水分子与基底的相互作用，本来也可以结合平移对称性选取等价的晶面构建薄一点的基底的。另外在Z方向加了真空层却还按XYZ的三维周期性来算的话，真空层的计算也会多花费一点时间，应该用XY二维周期性的，这样还可以把部分底层原子冻结进一步节约时间。

zaq1

Uus/pMeC6H4-/キ 发表于 2024-12-30 11:35
用可视化软件加载几何优化输出的-pos-1.xyz来观察呗，和后面做完分子动力学观察轨迹是一个道理。推荐使用 ...

观察轨迹文件就是看到原子的位置在轻微改变，原子坐标发生轻微变化，结构也没发生什么奇怪的变形，结构原子数324，带了15埃真空层，这个速度正常吗

Uus/pMeC6H4-/キ

zaq1 发表于 2024-12-30 11:10
那怎么可以看出输出结构的变化情况呢，能量现在是这个状态，跑的这种程度可以进行后面的计算了吗

用可视化软件加载几何优化输出的-pos-1.xyz来观察呗，和后面做完分子动力学观察轨迹是一个道理。推荐使用1.9.3版的VMD，简单注册一下就能免费下载使用。

其实CP2K的优化并不直接以能量作为收敛判据，但是能量曲线后期这么平的话更应该看看结构究竟在如何变化了。

zaq1

Uus/pMeC6H4-/キ 发表于 2024-12-30 11:00
和13楼一样，单看优化输出文件只能看出每步SCF收敛有点慢，看不出来具体输入的设置和输出的结构的变化情 ...

那怎么可以看出输出结构的变化情况呢，能量现在是这个状态，跑的这种程度可以进行后面的计算了吗

Uus/pMeC6H4-/キ

zaq1 发表于 2024-12-30 09:45
好的，我明白了，但是为什么对12楼那个体系进行扩胞切面加真空层进行几何优化了两天还没有收敛，我看了一 ...

和13楼一样，单看优化输出文件只能看出每步SCF收敛有点慢，看不出来具体输入的设置和输出的结构的变化情况。带比较大真空层的体系需要几百步才能几何优化收敛也不奇怪，如果结构还好的话继续跑下去看看。

zaq1

Uus/pMeC6H4-/キ 发表于 2024-12-27 21:43
SCF迭代求解使波函数收敛（参考社长博文http://sobereva.com/665）和优化体系使位移、梯度等判据收敛是两 ...

好的，我明白了，但是为什么对12楼那个体系进行扩胞切面加真空层进行几何优化了两天还没有收敛，我看了一下确实没达到4个YES，体系的总原子324个，是因为什么设置的不合理吗，C3S.zip[url=]C3S.inp[/url]

Uus/pMeC6H4-/キ

zaq1 发表于 2024-12-27 21:19
我用的是BFGS方法，我看到说用这个方法的话就必须有四个YES才算cp2k优化收敛，是这样的吗，我看我的都没 ...

SCF迭代求解使波函数收敛（参考社长博文http://sobereva.com/665）和优化体系使位移、梯度等判据收敛是两码事，这张截图里对应后者。现在才刚结束第一步优化，体系离能量极小点的位置还远着呢，优化判据出现四个NO挺正常的，等后期在MAX_ITER定义的优化步数内能变成四个YES那才叫优化收敛。（编辑：四个YES对应的是几何优化收敛的情况，而变胞优化收敛还多一个压力的判据故应该有五个YES，12楼的输出文件就能看到。）