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[NBO相关] Periodic NBO程序测试

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发表于 2019-2-9 11:49:32 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 beefly 于 2019-2-9 17:26 编辑

Periodic NBO(以下简称pnbo)是对周期体系进行NBO分析的程序,目前有VASP和Crystal两个程序的接口。因为我不用VASP,以下测试仅针对Crystal接口。

一、修改pnbo源代码和编译

  首先下载pnbo和相应的接口程序:https://schmidt.chem.wisc.edu/nbosoftware
  由于pnbo及其接口程序绑定intel mkl库,只能采用intel fortran + mkl编译。无奈程序作者的mkl版本太老,很多代码要做修改:

  1. process_crystal中的shared.f90,periodic_nbo中的matutil.f90,nbo.f90,nbo_shared.f90,periodic_matutil.f90,pre_nao.f90:
     “USE mkl95_BLAS” 改为 “USE BLAS95”
     类似地,“USE mkl95_LAPACK” 改为 “USE LAPACK95”
     “CALL ZHEEV_MKL95” 改为 “CALL HEEV”
     类似地,所有出现_MKL95后缀形如“CALL *ABCD_MKL95”(*=G或Z)的调用全部 改为 “CALL ABCD”
  2. process_crystal中的makefile、periodic_nbo中的Makefile.template:修改其中的mkl根路径和编译参数(里边居然还有拼写错误)。

  附件包含所有修改好的代码,直接替换同名的原文件,然后修改makefile、Makefile.template中的mkl根目录。VASP的接口程序可以根据以上说明自行修改。

  改完后用make命令编译,得到process_crystal.exe和nbo.exe。已经对intel 2017版编译器测试通过。


二、用附件中的测试输入mgo.d12和mgo.d3,依次运行Crystal的两个模块crystal和properties

  ./crystal < mgo.d12 > mgo.out
  ./properties < mgo.d3 > mgo.pout

  注意:
  1. 输入文件mgo.d12中的关键词SHRINK有两个参数,pnbo要求第一个参数为奇数。这两个参数必须和mgo.d3中NEWK下一行的两个参数一致。
  2. pnbo的crystal处理脚本要求输出文件mgo.out的最开头有输入回显,否则出错。如果没有回显,可以后期手工粘贴进去,或者把运行crystal的命令改为
  cp mgo.d12 mgo.out
  ./crystal < mgo.d12 >> mgo.out


三、处理Crystal的计算数据

  ./read_crystal.py mgo.out  > cry2nbo.out
  ./process_crystal.exe cry2nbo.out KRED.DAT

  如果运行成功,会产生NBO.out和NBO_mat.out两个数据文件。

四、运行pnbo

  ./nbo.exe NBO.out > mgo_nbo.out

  mgo_nbo.out是NBO分析的结果。

  第一次pnbo运行结束后,会产生一个控制参数文件nbo.config,修改里面的参数可以调用其它功能(如产生cube文件)。更多参数见程序中的READ_ME.txt文件。

以上流程已对Crystal 09和14测试通过。


pnbo.zip

32.68 KB, 下载次数: 15

Periodic NBO

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 楼主| 发表于 2019-2-9 11:55:03 | 显示全部楼层
本帖最后由 beefly 于 2019-2-9 17:41 编辑

pnbo的输出文件是下面这个样子的,比分子的nbo程序给出的信息少很多。测试体系是氧化镁,pnbo给出Mg带1.95个正电荷(根据pnao的文献J. Chem. Theory Comput. 8, 1902, 2012,应该是NPA电荷,见Table 2之前的那一段说明),但是没有键级。

  1. Total number of elec. from input Bloch space matrices:    20.0000002499996
  2. Total energy average from input Bloch space matrices:    -4087.95472705807

  3. Obtaining NAO basis...
  4. step 1 time  1.6927000E-02
  5. step 2 time  2.8991999E-02
  6. step 3 time  3.2384999E-02
  7. step 4a time  0.1549110
  8. step 4b time  2.2454999E-02

  9. total time for obtaining NAO basis  0.3502110

  10. Energy sum in Bloch space, NAO:         -4087.95472705807
  11. Number of elec. in Bloch space, NAO:    20.0000002499996
  12. Number of elec. in real space, NAO:     20.0000002500001

  13. *****************************
  14. **** NATURAL POPULATIONS ****
  15. *****************************

  16. Atom:  MG  1  occ: 10.0496950   charge:  0.1950305E+01
  17. Atom:  O   2  occ:  9.9503059   charge: -0.1950306E+01

  18. *********************************
  19. **** NATURAL ATOMIC ORBITALS ****
  20. *********************************

  21.            1 MG s           2.0028718E-02 1 S
  22.            2 MG s            1.999877     2 S
  23.            3 MG px          1.0077541E-02 2 P
  24.            4 MG py          1.0077541E-02 2 P
  25.            5 MG pz          1.0077541E-02 2 P
  26.            6 MG s            2.000000     3 S
  27.            7 MG px           1.999852     3 P
  28.            8 MG py           1.999852     3 P
  29.            9 MG pz           1.999852     3 P

  30.           10 O  s           1.3828600E-03 1 S
  31.           11 O  s            1.993410     2 S
  32.           12 O  px          5.3861097E-04 2 P
  33.           13 O  py          5.3861097E-04 2 P
  34.           14 O  pz          5.3861097E-04 2 P
  35.           15 O  s            1.999996     3 S
  36.           16 O  px           1.984634     3 P
  37.           17 O  py           1.984634     3 P
  38.           18 O  pz           1.984634     3 P


  39. *******************************
  40. ****** SEARCH PARAMETERS ******
  41. *******************************
  42. Default parameters. To change, modify the nbo.config file.
  43. 1.60   #Occupancy cutoff for one-center NBOs
  44. 1.85   #Occupancy cutoff for two-center NBOs


  45. Number of non-bonding NBO's          10
  46. Number of potential bonds           0

  47. ****************************
  48. **** NATURAL LONE PAIRS ****
  49. ****************************

  50. CR MG           1
  51. Occ:   1.999852
  52.   Hybridization   s%    0.000000000  p%  100.000000000  d%    0.000000000  f%    0.000000000
  53.   -0.00000   0.00000  -0.00000  -0.00000  -0.00000  -0.00000  -0.01178  -0.04296   0.99901

  54. CR MG           1
  55. Occ:   1.999852
  56.   Hybridization   s%    0.000000000  p%  100.000000000  d%    0.000000000  f%    0.000000000
  57.    0.00000   0.00000  -0.00000  -0.00000   0.00000   0.00000   0.11980   0.99182   0.04406

  58. CR MG           1
  59. Occ:   1.999852
  60.   Hybridization   s%    0.000000000  p%  100.000000000  d%    0.000000000  f%    0.000000000
  61.    0.00000  -0.00000   0.00000  -0.00000   0.00000  -0.00000   0.99273  -0.12020   0.00654

  62. CR MG           1
  63. Occ:   1.999877
  64.   Hybridization   s%  100.000000000  p%    0.000000000  d%    0.000000000  f%    0.000000000
  65.    0.00000   1.00000  -0.00000   0.00000   0.00000  -0.00000   0.00000  -0.00000  -0.00000

  66. CR MG           1
  67. Occ:   2.000000
  68.   Hybridization   s%  100.000000000  p%    0.000000000  d%    0.000000000  f%    0.000000000
  69.    0.00000   0.00000  -0.00000  -0.00000  -0.00000   1.00000   0.00000  -0.00000   0.00000

  70. LP O            2
  71. Occ:   1.984634
  72.   Hybridization   s%    0.000000000  p%  100.000000000  d%    0.000000000  f%    0.000000000
  73.    0.00000   0.00000   0.00000   0.00000  -0.00000  -0.00000   0.99977   0.02155   0.00076

  74. LP O            2
  75. Occ:   1.984634
  76.   Hybridization   s%    0.000000000  p%  100.000000000  d%    0.000000000  f%    0.000000000
  77.   -0.00000   0.00000   0.00000  -0.00000   0.00000  -0.00000  -0.00099   0.01066   0.99994

  78. LP O            2
  79. Occ:   1.984634
  80.   Hybridization   s%    0.000000000  p%  100.000000000  d%    0.000000000  f%    0.000000000
  81.   -0.00000  -0.00000  -0.00000   0.00000   0.00000   0.00000  -0.02154   0.99971  -0.01067

  82. LP O            2
  83. Occ:   1.993410
  84.   Hybridization   s%  100.000000000  p%    0.000000000  d%    0.000000000  f%    0.000000000
  85.    0.00000   1.00000   0.00000   0.00000  -0.00000  -0.00000  -0.00000   0.00000  -0.00000

  86. CR O            2
  87. Occ:   1.999996
  88.   Hybridization   s%  100.000000000  p%    0.000000000  d%    0.000000000  f%    0.000000000
  89.   -0.00000   0.00000   0.00000  -0.00000  -0.00000   1.00000   0.00000  -0.00000  -0.00000

  90. --------------------------------------------------------

  91. ********************************
  92. **** NATURAL RYDBERG STATES ****
  93. ********************************

  94. RYD MG           1
  95. Occ:  1.0077541E-02
  96.   Hybridization   s%    0.000000000  p%  100.000000000  d%    0.000000000  f%    0.000000000
  97.   -0.00000  -0.00000   0.26409   0.93818   0.22378   0.00000   0.00000   0.00000   0.00000

  98. RYD MG           1
  99. Occ:  1.0077541E-02
  100.   Hybridization   s%    0.000000000  p%  100.000000000  d%    0.000000000  f%    0.000000000
  101.   -0.00000   0.00000   0.96175  -0.27365   0.01229   0.00000  -0.00000  -0.00000   0.00000

  102. RYD MG           1
  103. Occ:  1.0077541E-02
  104.   Hybridization   s%    0.000000000  p%  100.000000000  d%    0.000000000  f%    0.000000000
  105.   -0.00000   0.00000   0.07277   0.21197  -0.97456  -0.00000   0.00000   0.00000  -0.00000

  106. RYD MG           1
  107. Occ:  2.0028718E-02
  108.   Hybridization   s%  100.000000000  p%    0.000000000  d%    0.000000000  f%    0.000000000
  109.    1.00000  -0.00000   0.00000   0.00000   0.00000  -0.00000  -0.00000  -0.00000   0.00000

  110. RYD O            2
  111. Occ:  1.3828600E-03
  112.   Hybridization   s%  100.000000000  p%    0.000000000  d%    0.000000000  f%    0.000000000
  113.    1.00000  -0.00000  -0.00000   0.00000   0.00000   0.00000  -0.00000   0.00000   0.00000

  114. Total occupancy of Lewis type valence NBOs        19.94674
  115. Total occupancy of Non-Lewis type valence NBOs   0.0000000E+00
  116. Total occupancy of Rydberg NBOs                  5.3260036E-02
  117. Total valence occupancy                           20.00000

  118. total time for NBO analysis  0.9385740
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发表于 2019-2-9 22:14:34 | 显示全部楼层
谢谢分享!

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发表于 2019-2-9 22:27:03 | 显示全部楼层
pnbo的输出文件是下面这个样子的,比分子的nbo程序给出的信息少很多。测试体系是氧化镁,pnbo给出Mg带1.95个正电荷(根据pnao的文献J. Chem. Theory Comput. 8, 1902, 2012,应该是NPA电荷,见Table 2之前的那一段说明),但是没有键级。


能输出以NAO为基的密度矩阵吗?

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发表于 2019-2-11 11:13:45 | 显示全部楼层
非常棒

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发表于 2019-2-11 12:09:23 | 显示全部楼层
非常感谢,忍不住再次感谢。主要是程序修改部分困扰了我好久,感谢指导。
另外,所有出现_MKL95后缀形如“CALL *ABCD_MKL95”的调用全部改为 “CALL ABCD”时,这里*=G或Z,还有D等,所有情况都要修改。
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