求助：VASP计算催化剂材料的优化能量和自洽能量相差较大，请问该如何解决？

Saray23333

本人科研小白，计算新人。希望向各位老师请教：VASP计算催化剂材料的优化能量和自洽能量相差较大，请问该如何解决？
我有三十种在空位镶嵌过渡金属的催化剂材料，优化成功的标准是优化的能量和自洽的能量的第三位小数保持一致（其中优化都收敛，自洽都不收敛）。

其中只有4d Nb 的优化能量和自洽能量相差非常大，优化能量为-206.38711228 eV，自洽能量为-203.75305038 eV，其他材料都符合优化成功的标准。

我尝试过调整模型的结构、计算的精度、INCAR中的部分参数，能量依然相差很大，都以失败告终。

http://bbs.keinsci.com/thread-15602-1-1.html 看到以前的帖子中有老师说：
“1、做好动能截断的收敛性测试。
2、在1基础上多拷贝几次CONTCAR为POSCAR。
3、必须保证每一步SCF都收敛了。”
【我计算自洽的时候，都是不收敛的，请问可以如何时自洽能量收敛呢?】

http://bbs.keinsci.com/thread-11126-1-1.html 还有帖子总结了“解决VASP中SCF不收敛的方法”，我目前尝试了其中几种方案，还没有自洽收敛成功。
我的疑惑是，Nb材料的优化自洽能量相差大的原因是自洽没收敛吗？
（如果是自洽收敛的原因，那么我的其他材料需要重新计算自洽能量吗？
如果不是自洽收敛导致的与优化能量相差大，那可能会是什么原因呢？）

含光君

从你的INCAR文件中不太明白你优化和单点分开做的目的是什么

Saray23333

含光君 发表于 2023-3-13 17:08
从你的INCAR文件中不太明白你优化和单点分开做的目的是什么

感谢讨论！

我尽量解释您的问题：
优化计算的目的的优化结构，寻找能量最低点。【结构优化的IBRION=1-3,NSW=最大离子步数】
但优化的时候，有可能结构掉到了一个局部最低点，而不是全局最低点。
因此单独进行单点能计算，只跑电子结构【SCF收敛计算的IBRION=-1,NSW=0或-1】。
如果优化和自洽的能量保持小数点后第三位一致，那么我们认为该结构已优化到能量的最低点。

ps:我请教了师姐，她还提到我们体系的自洽能量都不收敛是因为qvasp的版本问题，所以显示自洽能量不收敛。

如解释有不合理之处，请多多指教！

含光君

我不太清楚你是拿什么结构做单点能；如果用优化后的结构计算单点，且计算水平一致的话，opt结果就是scf结果，应该不会出现不一致的情况。

但优化的时候，有可能结构掉到了一个局部最低点，而不是全局最低点。

这句话没错，但你这么做应该也不是恰当的找全局最小点的方法。一般来说建模时结合化学常识、实验表征信息就能够优化得到恰当的构型，除非遇到柔性大构象多的体系需要搜索势能面来寻找能量最低点。
收不收敛直接去OUTCAR拉到最下面看就行。

xzzjl

因此单独进行单点能计算，只跑电子结构【SCF收敛计算的IBRION=-1,NSW=0或-1】。
如果优化和自洽的能量保持小数点后第三位一致，那么我们认为该结构已优化到能量的最低点。

优化之后再做单点能 并不能达到测试该结构是否达到【全局最低点】这个目的，如楼上老师所说。

我的疑惑是，Nb材料的优化自洽能量相差大的原因是自洽没收敛吗？

我觉得是的，我以前也关注到这个问题，就是结构优化之后做bader计算，但是bader计算的时候，SCF不收敛，得到的结果是不正确的。
有一个解决的办法就是在做结构优化的时候，保留WAVECAR或者CHGCAR，然后单点能计算的时候读取WAVECAR或者CHGCAR，SCF会很快收敛的，能量肯定也很接近。但是你这个case里没有必要，因为 优化之后再做单点能 并不能达到测试该结构是否达到【全局最低点】这个目的

Saray23333

含光君 发表于 2023-3-14 15:01
我不太清楚你是拿什么结构做单点能；如果用优化后的结构计算单点，且计算水平一致的话，opt结果就是scf结果 ...

感谢老师的指点！

我确实是拿优化后的结构进行单点能计算，绝大多数材料的opt结果与scf结果相差很小，所以才以”小数点后三位相同“为”优化到能量最低点“的判断标准

学会了利用“grep required OUTCAR”命令，出现“reached required accuracy - stopping structural energy minimisation“表示达到收敛标准了

所以回到最初的问题：优化和自洽的能量不一致
由于优化之后再做单点能 并不能达到测试该结构是否达到【全局最低点】这个目的，所以不需要进行单点能计算。也就是说，”优化和自洽的能量不一致“这个问题就不存在了

1.那请问在完成材料的结构优化后，有什么方法可以判断其优化到了能量最低点吗？
2.此外，请问优化和单点要一起计算的话，应该如何修改INCAR中的参数？

kubingxia23

没有设置NELM的话根据默认值电子步最多应该是跑60步，看起来是你在做单点的时候并没有算到收敛就结束了，所以和优化的结果差很多，看一下各自的OSZICAR就一目了然了

Saray23333

kubingxia23 发表于 2023-3-14 16:53
没有设置NELM的话根据默认值电子步最多应该是跑60步，看起来是你在做单点的时候并没有算到收敛就结束了，所 ...

感谢留言！

我请教了课题组已毕业的师姐，她解释显示自洽计算显示未收敛是qvasp的版本原因。但用“grep required OUTCAR”命令，没有出现“reached required accuracy - stopping structural energy minimisation“（表示没有收敛？）

已知OSZICAR输出的是计算过程的迭代信息，想请教您OSZICAR具体怎么判断收敛信息？

优化的OSZICAR的结尾如下：
  41 F= -.20640317E+03 E0= -.20638699E+03  d E =-.143081E-03  mag=     1.2680
       N       E                     dE             d eps       ncg     rms          rms(c)
DAV:   1    -0.205580830051E+03   -0.22171E-04   -0.61187E-03  3848   0.292E-01    0.196E-02
DAV:   2    -0.205580843129E+03   -0.13078E-04   -0.13913E-04  3880   0.463E-02    0.193E-02
DAV:   3    -0.205580839466E+03    0.36634E-05   -0.10853E-05  2648   0.118E-02
  42 F= -.20640325E+03 E0= -.20638707E+03  d E =-.888394E-04  mag=     1.2677
       N       E                     dE             d eps       ncg     rms          rms(c)
DAV:   1    -0.205580798426E+03    0.44703E-04   -0.12548E-02  3488   0.418E-01    0.247E-02
DAV:   2    -0.205580820034E+03   -0.21607E-04   -0.26470E-04  3896   0.638E-02    0.237E-02
DAV:   3    -0.205580814870E+03    0.51640E-05   -0.16966E-05  2712   0.152E-02
  43 F= -.20640330E+03 E0= -.20638711E+03  d E =-.134330E-03  mag=     1.2675


自洽的OSZICAR的结尾如下：
DAV:  58    -0.202921721207E+03   -0.69044E-01   -0.19341E-02  4096   0.970E-02    0.581E+00
DAV:  59    -0.202907106419E+03    0.14615E-01   -0.25004E-03  3376   0.358E-02    0.582E+00
DAV:  60    -0.202949502216E+03   -0.42396E-01   -0.86076E-03  3232   0.615E-02
   1 F= -.20377199E+03 E0= -.20375305E+03  d E =-.378735E-01  mag=     3.1224

kubingxia23

Saray23333 发表于 2023-3-15 11:46
感谢留言！

我请教了课题组已毕业的师姐，她解释显示自洽计算显示未收敛是qvasp的版本原因。但用“gre ...

https://www.bigbrosci.com/2017/10/27/ex06/

关于OSZICAR可以看如上大师兄的教学，你的单点计算结束时电子步dE还在e-01显然没有达到你定的1e-5的能量收敛标准。我推测你结构优化的前几个离子步应该也有这个问题

另外IBRION=-1的时候本来也没有在做结构优化，OUTCAR里面不写stopping structural energy minimisation很合理

Saray23333

kubingxia23 发表于 2023-3-15 13:54
https://www.bigbrosci.com/2017/10/27/ex06/

关于OSZICAR可以看如上大师兄的教学，你的单点计算结束 ...

原来如此！我懂了~感谢赐教！