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[CP2K] sobNEB:产生CP2K的NEB的插点的方便的工具

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sobNEB:产生CP2K的NEB的插点的方便的工具
sobNEB: A convenient tool of generating interpolation points for NEB task of CP2K

文/Sobereva@北京科音  2023-Feb-28



1 介绍

CP2K有很好用的NEB功能可以得到反应路径,靠CI-NEB还可以同时得到过渡态结构,用法在北京科音CP2K第一性原理计算培训班(http://www.keinsci.com/workshop/KFP_content.html)里讲得很详细。虽然CP2K的NEB功能自己就能自动线性插点,但是偶有bug(有的初始间距是其它的两倍),而且没法人为控制自己提供的中间结构对应哪个点,也不便于预览初始点。

我开发的sobNEB在插点时可控性更强。虽然也是线性插点,但有以下好处
(1)可以直接控制自己提供的结构对应哪个初始点,其它点都在相邻的提供的结构之间线性插入
(2)可直接产生对应CP2K的&BAND部分中的信息便于写NEB输入文件
(3)会将用户提供的点和所有额外插的点的结构一起写入traj.xyz文件以在VMD中观看所有初始点构成的轨迹,以便判断插点是否合适。

sobNEB的下载地址:http://sobereva.com/soft/sobNEB_1.0.zip。有.exe后缀的是Windows版,无后缀的是Linux版。

注意sobNEB不会对输入的结构自动消除平动转动。


2 用法

用户只需编辑sobNEB目录下的sobNEB.ini,指定自行提供的各个xyz文件的路径以及对应的点的序号(之间以冒号分隔),在启动程序后就会开始处理。只有始、末端的结构是必须自己提供的,中间的结构可以不提供也可以提供一个或者多个。

下面是sobNEB.ini文件的例子,涉及到的三个xyz文件在sobNEB目录下都提供了。conf1.xyz和conf2.xyz是分子的两个构象,分别作为始、末端。TS_guess.xyz是自己摆的过渡态初猜结构,其点号位于始末、端点号的正中央。

conf1.xyz : 1
TS_guess.xyz  : 11
conf2.xyz : 21


启动sobNEB后会看到以下信息

sobNEB: Generate interpolated .xyz files and CP2K input for NEB calculation
Programmed by Tian Lu (
sobereva@sina.com)
Version 1.0, release date: 2023-Feb-19

Loading sobNEB.ini...
  3 structures are given

Generating interpolated structures between given systems  1 and  2
Generating point   2 : 2.xyz
Generating point   3 : 3.xyz
Generating point   4 : 4.xyz
Generating point   5 : 5.xyz
Generating point   6 : 6.xyz
Generating point   7 : 7.xyz
Generating point   8 : 8.xyz
Generating point   9 : 9.xyz
Generating point  10 : 10.xyz

Generating interpolated structures between given systems  2 and  3
Generating point  12 : 12.xyz
Generating point  13 : 13.xyz
Generating point  14 : 14.xyz
Generating point  15 : 15.xyz
Generating point  16 : 16.xyz
Generating point  17 : 17.xyz
Generating point  18 : 18.xyz
Generating point  19 : 19.xyz
Generating point  20 : 20.xyz

Done! .xyz file of each point has been generated in current folder
Corresponding &BAND field of NEB task of CP2K has been exported to BAND.txt in
current folder
traj.xyz is the trajectory file containing all points for previewing purpose


可见产生了2-10号、12-20号,共18个插点结构,当前目录下出现了相应序号的xyz文件。

当前目录下出现的BAND.txt内容如下,可以直接粘贴到&BAND字段里
    &REPLICA
      COORD_FILE_NAME conf1.xyz
    &END REPLICA
    &REPLICA
      COORD_FILE_NAME 2.xyz
    &END REPLICA
    &REPLICA
      COORD_FILE_NAME 3.xyz
    &END REPLICA
    &REPLICA
      COORD_FILE_NAME 4.xyz
    &END REPLICA
    &REPLICA
      COORD_FILE_NAME 5.xyz
    &END REPLICA
    &REPLICA
      COORD_FILE_NAME 6.xyz
    &END REPLICA
    &REPLICA
      COORD_FILE_NAME 7.xyz
    &END REPLICA
    &REPLICA
      COORD_FILE_NAME 8.xyz
    &END REPLICA
    &REPLICA
      COORD_FILE_NAME 9.xyz
    &END REPLICA
    &REPLICA
      COORD_FILE_NAME 10.xyz
    &END REPLICA
    &REPLICA
      COORD_FILE_NAME TS_guess.xyz
    &END REPLICA
    &REPLICA
      COORD_FILE_NAME 12.xyz
    &END REPLICA
    &REPLICA
      COORD_FILE_NAME 13.xyz
    &END REPLICA
    &REPLICA
      COORD_FILE_NAME 14.xyz
    &END REPLICA
    &REPLICA
      COORD_FILE_NAME 15.xyz
    &END REPLICA
    &REPLICA
      COORD_FILE_NAME 16.xyz
    &END REPLICA
    &REPLICA
      COORD_FILE_NAME 17.xyz
    &END REPLICA
    &REPLICA
      COORD_FILE_NAME 18.xyz
    &END REPLICA
    &REPLICA
      COORD_FILE_NAME 19.xyz
    &END REPLICA
    &REPLICA
      COORD_FILE_NAME 20.xyz
    &END REPLICA
    &REPLICA
      COORD_FILE_NAME conf2.xyz
    &END REPLICA


可以用VMD检查当前目录下同时产生的traj.xyz。里面21帧同时叠加显示时如下所示,可见初始点的分布是合理的,在两个构象间变化,可以用于NEB计算。



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发表于 Post on 2023-2-28 09:21:48 | 只看该作者 Only view this author
当前目录下出现的BAND.txt内容如下,可以直接粘贴到&BAND字段里。这个&BAND字段是cp2k计算过渡态的输入文件里的某个位置么?

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发表于 Post on 2023-2-28 09:36:00 | 只看该作者 Only view this author
好物,社长威武!

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2023-2-28 09:41:34 | 只看该作者 Only view this author
PESPES 发表于 2023-2-28 09:21
当前目录下出现的BAND.txt内容如下,可以直接粘贴到&BAND字段里。这个&BAND字段是cp2k计算过渡态的输入文件 ...

这里的&BAND


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发表于 Post on 2023-2-28 14:52:45 | 只看该作者 Only view this author
想请教一下sob老师,采用线性插值有时会出现某两个原子距离过近的情况,例如在反应前后某两个原子的位置发生了交换,这时采用线性插值,可能就会发生两个原子重叠的问题,sobNEB中有没有办法针对这种情况对结构做出适当优化呢?

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2023-2-28 16:12:08 | 只看该作者 Only view this author
921927965 发表于 2023-2-28 14:52
想请教一下sob老师,采用线性插值有时会出现某两个原子距离过近的情况,例如在反应前后某两个原子的位置发 ...

多人为指定几个中间点就行了,尽量摆成实际可能经过的结构
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发表于 Post on 2023-3-5 17:09:30 | 只看该作者 Only view this author
我一般用MS的反应工具生成轨迹,然后把每一帧都导出来生成pdb格式文件后转换成xyz格式。
Monte Carlo

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发表于 Post on 2025-7-14 21:34:26 | 只看该作者 Only view this author
老师,我想算一个断键的TS,界面反应。但是弄好R P TS结构运行sobneb.exe程序提示Generating interpolated structures between given systems  1 and  2 forrtl: severe (59): list-directed C/O syntax error, unit -5, file Internal List-Directed Read.请问这是什么原因啊?

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-7-15 04:21:14 | 只看该作者 Only view this author
嘤嘤嘤 发表于 2025-7-14 21:34
老师,我想算一个断键的TS,界面反应。但是弄好R P TS结构运行sobneb.exe程序提示Generating interpolated  ...

输入文件格式有问题
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发表于 Post on 2025-7-15 10:21:01 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2025-7-15 04:21
输入文件格式有问题

老师,我使用VMD产生的xyz文件,名字命名和您例子一样。我也查看了xyz的内容,第一行是总原子数,第二行空着第三行是坐标。感觉没有什么问题呢?而且也修改了ini的路径。运行的话是cmd运行.exe。我的反应是非均相的,反应发生在界面上。我把界面也保留了,是这个原因吗?

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2025-7-16 11:13:14 | 只看该作者 Only view this author
嘤嘤嘤 发表于 2025-7-15 10:21
老师,我使用VMD产生的xyz文件,名字命名和您例子一样。我也查看了xyz的内容,第一行是总原子数,第二行 ...

得上传具体文件我才能测试。跟带不带界面没关系
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发表于 Post on 2026-7-8 18:41:20 | 只看该作者 Only view this author
最近学习了一下CI-NEB方法,自己也尝试了一下sobNEB插点法,有几个问题需要请教一下

1. 使用GFN1-xTB方法优化了反应物和产物,并自己手动拖了一个过渡态。使用Multiwfn生成了CP2K输入文件NEB.inp,同时也是用sobNEB插点。

我应该使用sobNEB生成的BAND.txt的内容去替换NEB.inp中的这几行字吗??




2. 对比输入文件,sobNEB得到的字段结尾是    &END REPLICA,而Multiwfn生成输入文件中的是字段结尾是    &END,,这两个应该是无区别的吗?

3. 我直接用Multiwfn生成的NEB.inp,是可以跑起来的,但是如果我按照1中的方法,使用BAND.txt的内容去替换了NEB.inp中内容,那么就得到

  1. NEB| Building initial set of coordinates. START
  2. --------------------------------------------------------------------------
  3. MPI_ABORT was invoked on rank 3 in communicator MPI_COMM_WORLD
  4.   Proc: [[39135,1],3]
  5.   Errorcode: 1

  6. NOTE: invoking MPI_ABORT causes Open MPI to kill all MPI processes.
  7. You may or may not see output from other processes, depending on
  8. exactly when Open MPI kills them.
  9. --------------------------------------------------------------------------
  10. --------------------------------------------------------------------------
  11. prterun has exited due to process rank 1 with PID 0 on node jing calling
  12. "abort". This may have caused other processes in the application to be
  13. terminated by signals sent by prterun (as reported here).
  14. --------------------------------------------------------------------------
复制代码


我在bash中有alias cp2k='mpirun -np 8 -x OMP_NUM_THREADS=1 cp2k.psmp'。。我不知道该怎么改才好

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发表于 Post on 2026-7-8 18:53:26 | 只看该作者 Only view this author
牧生 发表于 2026-7-8 18:41
最近学习了一下CI-NEB方法,自己也尝试了一下sobNEB插点法,有几个问题需要请教一下

1. 使用GFN1-xTB方 ...

2. 每个&REPLICA字段应该由&END REPLICA结束,省去REPLICA而只写&END的写法是能识别但不标准的。
3. 可以上传一下含所有结构的输入文件吗,开发版有一些NEB相关的改动,我尝试复现一下
√546=23.36664289109

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发表于 Post on 2026-7-8 19:19:47 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 牧生 于 2026-7-8 19:35 编辑
Uus/pMeC6H4-/キ 发表于 2026-7-8 18:53
2. 每个&REPLICA字段应该由&END REPLICA结束,省去REPLICA而只写&END的写法是能识别但不标准的。
3. 可 ...

已经网盘私发给您了。。

我知道问题出在这里,但我一直没搞明白这两个如何设置。
在虽然CP2K的讲义中,提到了这里该如何设置,我也知道NUMBER_OF_REPLICA应该等于sobNEB得到的插点数。但是NPROC_REP改设置,但我看了一阵似懂非懂,特别是在bash中已经指定8核运行的情况下。







又菜又爱玩

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傻傻的木瓜

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发表于 Post on 2026-7-8 19:38:49 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 Uus/pMeC6H4-/キ 于 2026-7-9 14:35 编辑
牧生 发表于 2026-7-8 19:19
已经网盘私发给您了。。

我尝试了一下改插点数,如果插点数很少,就可以正常跑起来的,如果插点数多了 ...

conf1.xyz和conf2.xyz在第二行用multiwfn惯例写的晶胞参数不一致,而CP2K不支持这样读取盒子信息,且CI-NEB本身也不支持含固体相变在内的变胞过程、需要特殊的SS-NEB或者VC-NEB实现(很难说未来会不会有开发者考虑)。目前CI-NEB的所有结构都采用&SUBSYS/&CELL定义的晶格,所以得用相同晶格下几何优化而不是变胞优化的结果作为始末两端点。

拿alias把MPI并行进程数写死成-np 8是个很糟的主意。

编辑:如果NUMBER_OF_REPLICA的值(注意无论是否OPTIMIZE_END_POINTS都包含始末两端点)超过了设定的&REPLICA字段的数量,剩下的是自动靠二分法插值补充的。原文里面说的“有的初始间距是其它的两倍”不是bug,只能说明NUMBER_OF_REPLICA不够大或者按固定点固定数量来插点的设置不合适,准备发布的2026.2版本对replica之间距离不均匀的情形会给个提示。自己提供的TS_guess.xyz未必就在conf1.xyz和conf2.xyz正中间,可以适当调节前后两段的插点数比例来让距离更均匀。
√546=23.36664289109

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