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过渡态算例

QST2法寻找反应的过渡态

25 Nov

QST2法需要输入分子的起始结构和产物结构，两个分子的原子序号要求一致，否则不能运算。下面以H3CO和H2COH的制作说明之。

先在Gview中制作H3CO，保存为H3CO.gjf；再制作H2COH，保存为H2COH.gjf。分别用Edit–>Atom List…打开两个制作的分子模型，Tag那一列就是原子的序号，比较两个分子，发现4和5代表的原子在H2COH中颠倒了，若直接用这样的结构，提交的时候，会给出“Invalid QST2 job! Atom list ordering must be the same for all input geometries! ”错误。这时，点击Tag列中的4和5，分别改成5和4，然后把这一列按序号重新排一下（Rows–>Sort Selected），保存。

用ultraedit打开两个分子，就可以看到所有原子的坐标（默认是Cartesian坐标，在Gview 中保存的时候，去掉左下角的Write Cartesians的对勾，就可以保存在Z-matrix坐标），拷贝到高斯输入文件中即可。制作好的输入文件如下：

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#T UHF/6-31G(d) opt=QST2 Test

H3CO–>H2COH Reactions

0,2

C 0.00000000 0.00000000 0.00000000

H 0.00000000 0.00000000 1.07000001

H 1.00880579 0.00000000 -0.35666635

H -0.50440269 -0.87365135 -0.35666685

O -0.67410884 1.16759007 -0.47666623

H3CO–>H2COH Products

0,2

C 0.0000000 0.0000000 0.0000000

H 0.0000000 0.0000000 1.0700000

H 0.9277049 0.0000000 -0.5331638

H -1.3684675 0.9048960 -0.7874965

O -1.0873056 0.0000000 -0.6335117

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反应物

过渡态

产物

用Gaussian研究过度态（简明教程，适合零基础，转载+错误更正+重新排版分节）

Exploring Chemistry with Electronic Structure Method

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输入输出文件介绍

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输入文件

#T RHF/6-31G(d) Test

My first Gaussian job：water single point energy

0 1

O -0.464 0.177 0.0

H -0.464 1.137 0.0

H 0.441 -0.143 0.0

第一行以#开头,是运行的说明行,#T表示指打印重要的输出部分,#P表示打印更多的信息. 后面的RHF 表示限制性Hartree-Fock 方法,这里要输入计算所选用的理论方法.

6-31G(d)是计算所采用的基组,就是用什么样的函数组合来描述轨道.

Test 是指不记入Gaussian工作档案,对于单机版没有用处.

第三行是对于这个工作的描述,写什么都行,自己看懂就是了.

第二行是空行,这个空行以及第四行的空行都是必须的.

第五行的两个数字,分别是分子电荷和自旋多重度.

第六行以后是对于分子几何构性的描述.这个例子采用的是迪卡尔坐标.

分子结构输入完成后要有一个空行.

输出文件

输出文件一般很长,对于上面的输入文件,其输出文件中,首先是版权说明,然后是作者,Pople 的名字在最后一个.

然后是Gaussian读入输入文件的说明,再将输入的分子坐标转换为标准内坐标,这些东西都不用去管.当然,验证自己的分子构性对不对就要看这个地方.

关键的是有SCF Done 的一行,后面的能量可是重要的,单位是原子单位,Hartree, 1Hartree = 4.3597482E-18 Joules 或=2625.500 kJ/mol=27.2116 eV;再后面是布居分析,有分子轨道情况,各个轨道的本征值(能量),各个原子的电荷,偶极距.然后是整个计算结果的一个总结,各小节之间用\分开,所要的东西基本在里面了.

然后是一句格言,随机有Gaussian 程序从它的格言库里选出的(在l9999.exe 中,想看的可以用文本格式打开这个文件,自己去找,学英语的好机会).[1]

然后是CPU 时间,注意这不是真正的运行时间,是CPU 运行的时间,真正的时间要长一些.如果几个工作一起做的话(Window 下好像不可能,Unix/Linix 下可以同时做多个工作),实际计算时间就长很多了.

最后一句话,"Normal termination of Gaussian 94"很关键,如果没有这句话,说明工作是失败的,肯定在什么地方出错误了.这是这里应该有出错信息.

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计算模型

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计算化学的方法主要有分子力学理论(Molecular Mechanics)和电子结构理论(ElectronicStr ucture Theory).

两者的共同点是：

计算分子的能量,分子的性质可以根据能量按照一定的方法得到.

进行几何优化,在起始结构的附近寻找具有最低的能量的结构.几何优化是根据能量的一阶导数进行的.

计算分子内运动的频率.计算依据是能量的二阶导数.

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分子力学理论

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分子理论采用经典物理对分子进行处理,可以在MM3,HyperChem,Quanta,Sybyl,Alchemy 等软件中看到.根据所采用的力场的不同,分子理论又分为很多种.

分子力学理论方法很便宜(做量化的经常用贵和便宜来描述计算,实际上就是计算时间的长短,因为对于要花钱上机的而言,时间就是金钱;对于自己有机器的,要想算的快,也要多在机器上花钱),可以计算多达几千个原子的体系.其缺点是

每一系列参数都是针对特定原子得出的.没有对于原子各个状态的统一参数.

计算中忽略了电子,只考虑键和原子,自然就不能处理有很强电子效应的体系,比如不能描述键的断裂.

电子结构理论

这一理论基于薛定鄂方程,采用量子化学方法对分子进行处理.主要有两类：

1. 半经验方法

包括AM1,MINDO/3,PM3,常见的软件包有MOPAC,AMPAC,HyperChem,以及Gaussian.半经验方法采用了一些实验得来的参数,来帮助对薛定鄂方程的求解.

2. 从头算

从头算,在解薛定鄂方程的过程中,只采用了几个物理常数,包括光速,电子和核的质量,普朗克常数,在求解薛定鄂方程的过程中采用一系列的数学近似,不同的近似也就导致了不同的方法.最经典的是Hartree-Fock方法,缩写为HF.

从头算能够在很广泛的领域提供比较精确的信息,当然计算量要比前面讲的方法大的多,就是贵得多了.

密度泛函(Density Functional Methods)

密度泛函是最近几年兴起的第三类电子结构理论方法.它采用泛函(以函数为变量的函数)对薛定鄂方程进行求解,由于密度泛函包涵了电子相关,它的计算结果要比HF 方法好,计算速度也快.

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一个理论模型,必须适用于任何种类和大小体系,它的应用限制只应该来自于计算条件的限制.这里包括两点：

一个理论模型应该对于任何给定的核和电子有唯一的定义,就是说,对于解薛定鄂方程来讲,分子结构本身就可以提供充分的信息.

一个理论模型是没有偏见的,指不依靠于任何的化学结构和化学过程.

这样的理论可以被认为是化学理论模型(theoretical-model chemistry),简称化学模型(model chemistry).

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高斯计算中结构优化所用的原理

结构优化的方法一般是先计算出解析能量梯度,即总能量对原子核坐标的微商.再利用共厄梯度法计算步长,其中的关键在于Hessian 矩阵的逆矩阵的构造,我不清楚Gaussian 里具体用什么方法,但是常用的是BFGS方法,再结合GDIIS方法加速收敛.

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分子的几何构型(Molecular Geometry)及优化

分子的平衡构型(molecular equilibrium geometry)是分子电子能量和核间排斥能量最小时分子的核排列.

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分子势能

一个含有N 个原子核的非线性分子的几何构型可以用3N-6 个独立的核坐标决定,分子的电

子能量,U(q1,q2,…,q3N-6)是这些坐标的函数.U = Ee +VNN

注意到3 个平移和3 个转动自由度(线性分子的转动自由度为2)对U 是没有贡献的,因此对一个双原子分子,U 的表达式中仅仅保护一个变量,即两个核之间的距离,U(R).

对一个多原子分子,U 是每两个原子核之间距离的函数,是分子势能面(potential energy sur face, PES)的一部分.对某一特定的分子核排列下U 的计算被成为单点(single-point)计算,因为这一计算仅仅涉及到分子PES 上的一个点.

一个大分子可能在其PES 上有多个极小点,对应于不同的平衡构象和鞍点.分子构象(molec ular conformation)可以通过指定围绕单键的二面角的指得到.在能量极小点处的分子构象称为构型(conformer).

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几何构型优化

从初始几何构型出发寻找U 的极小值的过程称几何构型优化(geometry optimization)或者能量极小化(energy minimization).极小化的算法同时计算U 和U 梯度.

在一个局部最小点,U 的3N-6 个偏微分都是0.PES上▽U=0 的点称为稳定点(stationary point)或者判据点(critical point),它可以是极小点,极大点或者鞍点.

除了▽U 之外,一些最小化方法使用到U 的二阶偏微分,从而生成Hessian 矩阵,又称为力常数(force constant)矩阵,因为d^2U/Qi^2 = fi 为力常数.

如果一个稳定点是电子能量面上的一个极小点,其力常数矩阵的所有特征值都是正值.然而,若一个稳定点是过渡态(transition state, TS),其中一个特征值是负值.

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Newton-Rapson

Newton-Rapson 方法是一种非常有效的寻找多变量函数的局部极小点的算法,它将函数用Taylor 展开到二次项,包括函数的一次和二次微分,并以此作为函数的近似.

Quasi-Newton-Rapson

计算自洽场(self consistent field, SCF)能量的二阶微分是非常耗时的,因此在优化时经常使用一种修正的方法,即quasi-Newton(或quasi-Newton-Rapson)方法.这种方法在每一步优化中通过计算梯度对Hessian 值进行初始估算.

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优化方法

为了优化几何构型,要先对平衡构型做一个估算,通常使用键长和键角的经验值.此外,我们还要选择好适当的方法和基组,然后就可以在所估算的平衡构型附近进行极小点的搜索了.软件对电子Schrodinger 方程进行求解并得到U 及其在初始构型处的梯度.通过这些数值对H essian 矩阵进行估算,并调整3N-6 个核坐标以得到在初始构型附近但能量更低的新的分子构型.对新构型的U 和▽U 进行计算以继续改进分子坐标使分子构型更接近于极小点.SCF 计算对新的分子构型不断重复,直到▽U 和0 之间的差足够小能满足对极小点的判据(criti a).

一般而言,需要进行3N-6 至两倍的SCF 循环次数以找到一个极小点.(Gaussian 默认的循环次数为两倍要优化的变量,有时候对OPT=Tight/Vtight 需要增大循环次数).

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中间体

局域最小点代表反应物,产物或者一个中间体(Intermediate),该中间体在多步反应中是既是一个反应的产物,同时又是另一个反应的反应物.因为反应中间体通常很快被反应掉或者其寿命很短而不能被光谱仪器检测到,中间体结构和能量的计算是计算化学中一个重要的应用. 反应表面

为了得到一个完整的反应表面U,假设我们需要在解电子Schrodinger 方程时在反应面上对3N-6 个变量各取约10 个点,这样一共要进行103N-6 个计算.实际上并非如此,我们利用反应面别的重要性质来得到局部最小点和过渡态.对于利用U 表面特征的分析算法可以参照S zabo & Ostlund, Modern Quantum Chemistry, pp. 437 - 458.

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TS 计算算法

为寻找过渡态,在Gaussian 程序中有几种方法可供选择.

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在Gaussian 中的OPT=(TS,CalcFC)算法,需要输入一个估计的过渡态结构,该过渡态

是反应物和产物之间的一个中间体.CalcFC 指定对初始结构进行Hessian 数值计算(用Ne wton-Rapson 方法),而不是默认地对其二阶微分进行估算(用quasi-Newton-Rapson 方法).这一步骤增加了计算时间,但增大了TS 寻找地成功率.

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QST2

另一个Gaussian TS 搜索算法,由OPT=QST2 指定,让程序自己通过反应物和产物的结构计算一个TS 的初始结构.然后Gaussian 用这一初始TS 作为TS 搜索的起始点.

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QST3

第三种Gaussian TS 搜索方法,用OPT=QST3 指定,在反应物,产物和用户给定的初始TS 基础上进行搜索.判断一个鞍点和TS 构型,我们需要进行频率计算.如果我们想知道一个鞍点是否是TS构型,并要研究反应机理,需要从鞍点出发,沿U 表面的反应路径分别得到反应物和

产物.对一个TS,其虚频所对应的简振模式下的原子位移方向分别指象反应物和产物.当计算出TS 构型和振动频率以及能垒高度后,就可以通过过渡态理论(Transition State Theory)对反应速率进行计算了.

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一阶鞍点

如果一个稳定点,即电子能量面上的一个极小点,是一个过渡态TS,其Hessian 矩阵有且仅有一个负特征值.这个一阶鞍点条件意味着TS 的能量在一个方向(负特征值)取得最大值,这一方向即反应坐标方向;而在其它方向上能量都是最小值(正特征值).

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TS 振动模式

一个TS 有3N-7(线性分子为3N-6)个标准振动,比正常的分子少一个.负的力常数的物理意义在于,与Hooke 定律所定义的力不同,与TS 虚频v＃相关的力沿反应坐标,指向相反的,朝着产物的方向.频率v＃,沿着反应坐标,是一个虚数.

关于TS搜索和优化

一般来说直接用OPT=QST2/3或OPT=TS优化过渡态是比较困难的对于到底什么反应应该用QST,什么反应应该用TS我也没有把握,一般做过渡态优化可以用这样的方法.

QST2必须输入反应物和产物坐标,Gaussian猜测一个初始的TS坐标,即将二者取平均我觉得对你这种反应不太适合比如你说的这个硅烷脱氢反应,最好先把反应机理弄明白.

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如果假设其机理是通过下面的TS完成的:反应SiH4-->TS-->SiH2+H2,那你就要先选定反

应坐标(Reaction Coordinate,RC) 反应坐标是在反应中发生变化的坐标,一般是用内坐标例如这个反应中反应物键角A(H1-Si-H2)从109.5度变到TS处大约60度,产物则更小键长R(H 1-H2)也发生变化,因此这两个坐标都可以设置为RC 选定RC后,可以通过做一potential e nergy profile来找到TS的初始结构即固定该RC,使之慢慢从反应物变化到产物并优化T S在所得到的势能曲线最高点附近. 这时候在势能曲线最高点两边分别取点作为反应物和产物结构做QST2或QST3, 或者直接以所得到的TS初始结构做OPT=TS成功率就大了. 假设一个合理的反应机理对TS搜索非常重要,有的反应可能不止有一个TS,有可能是通过A -->TS1-->A1-->TS2-->...-->P这样的路线完成的,其中A1可以叫中间体这时候每个TS都要分别寻找,并通过反应速率的计算判断哪一步是反应决速步TS搜索和优化是一个非常复杂的问题,不是某个关键词就能解决的.

OPT=TS最好和CalcFC联用,前着是用Quasi-Newton-Rhapson方法用U的一阶微分来估算力常数的,可能往往不收敛,CalcFC是用Newton-Rhapson方法直接对二阶微分进行计算来求力常数,加大了计算量,也加大了成功率

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输入

QST2需要反应物和产物结构,QST3需要反应物,产物和TS初始结构, TS只需要TS初始结构(通过内禀反应坐标搜索),如:

# RHF/6-31G(d) OPT=QST2 Freq Test

Untitled

0 1

the configuration of SiH4

Untitled

0 1

the configuration of SiH2+H2

vasp在计算磁性的实例和讨论

兄弟，问3个问题 1，vasp在计算磁性的时候，oszicar中得到的磁矩和outcar中得到各原子磁矩之和不一致，在投稿的是否曾碰到有审稿人质疑，对于这个不一致你们一般是怎么解释的了？ 2，另外，磁性计算应该比较负责。你应该还使用别的程序计算过磁性，与vasp结果比较是否一致，对磁性计算采用的程序有什么推荐。 ps：由于曾使用vasp和dmol算过非周期体系磁性，结构对磁性影响非常大，因此使用这两个程序计算的磁性要一致很麻烦。还不敢确定到底是哪个程序可能不可靠。 3，如果采用vasp计算磁性，对采用的方法和设置有什么推荐。 1，OSZICAR中得到的磁矩是OUTCAR中最后一步得到的总磁矩是相等的。总磁矩和各原子的磁矩(RMT球内的磁矩)之和之差就是间隙区的磁矩。因为有间隙区存在,不一致是正常的。 2，如果算磁性，全电子的结果更精确，我的一些计算结果显示磁性原子对在最近邻的位置时，PAW与FPLAW给出的能量差不一致，在长程时符合的很好。虽然并没有改变定性结论。感觉PAW似乎不能很好地描述较强耦合。我试图在找出原因，主要使用exciting和vasp做比较。计算磁性推荐使用FP-LAPW, FP-LMTO, FPLO很吸引人(不过是商业的)，后者是O(N)算法。 3，使用vasp计算磁性，注意不同的初始磁矩是否收敛为同一个磁矩。倒没有特别要注意的地方，个人认为。归根结底，需要一个优秀的交换关联形式出现 VASP计算是否也是像计算DOS和能带一样要进行三步（结构优化，静态自洽计算，非自洽计算），然后看最后一步的出的磁矩呢？一直想计算固体中某个原子的磁矩，根据OUTCAR的结果似乎不能分析，因为它里面总磁矩跟OSZICAR的值有一定的差别，据说是OUTCAR中只考虑WS半径内磁矩造成的。最近看到一个帖子说是可以用bader电荷分析方法分析原子磁矩。如法炮制之后发现给出的总磁矩与OSZICAR的结果符合的甚好，可是觉得没有根据，有谁知道这样做的依据吗，欢迎讨论！设置ISPIN=2计算得到的态密度成为自旋态密度。设置ISPIN=2就可以计算磁性，铁磁和反铁磁在MAG里设置。最后得到的DOS是分up和down的。磁性计算 (2006-12-03 21:02) 标签： - 分类：Vasp ·磁性计算

VASP几个计算实例

用VASP计算Ｈ原子的能量氢原子的能量为。在这一节中，我们用VASP计算H原子的能量。对于原子计算，我们可以采用如下的INCAR文件 PREC=ACCURATE NELMDL=5make five delays till charge mixing ISMEAR=0;SIGMA=0.05use smearing method 采用如下的KPOINTS文件。由于增加K点的数目只能改进描述原子间的相互作用，而在单原子计算中并不需要。所以我们只需要一个K点。 Monkhorst Pack0Monkhorst Pack 111 000 采用如下的POSCAR文件 atom1 15.00000.00000.00000 .0000015.00000.00000 .00000.0000015.00000 1 cart 000 采用标准的H的POTCAR 得到结果如下： k-point1:0.00000.00000.0000 band No.band energies occupation 1-6.3145 1.00000 2-0.05270.00000 30.48290.00000 40.48290.00000 我们可以看到，电子的能级不为。 Free energy of the ion-electron system(eV) --------------------------------------------------- alpha Z PSCENC=0.00060791 Ewald energy TEWEN=-1.36188267 -1/2Hartree DENC=-6.27429270 -V(xc)+E(xc)XCENC= 1.90099128 PAW double counting=0.000000000.00000000 entropy T*S EENTRO=-0.02820948 eigenvalues EBANDS=-6.31447362 atomic energy EATOM=12.04670449 ---------------------------------------------------

VASP计算前的各种测试

BatchDoc Word文档批量处理工具（计算前的）验证一、检验赝势的好坏：（一）方法：对单个原子进行计算；（二）要求：1、对称性和自旋极化均采用默认值； 2、ENCUT要足够大； 3、原胞的大小要足够大，一般设置为15 ?足矣，对某些元素还可以取得更小一些。（三）以计算单个Fe原子为例： 1、INCAR文件： SYSTEM = Fe atom ENCUT = 450.00 eV NELMDL = 5 ! make five delays till charge mixing，详细意义见注释一 ISMEAR = 0 SIGMA=0.1 2、POSCAR文件： atom 15.00 1.00 0.00 0.00 0.00 1.00 0.00 0.00 0.00 1.00 1 Direct 0 0 0 3、KPOINTS文件：（详细解释见注释二。） Automatic Gamma 1 1 1 0 0 0 4、POTCAR文件：（略）注释一：关键词“NELMDL”: A）此关键词的用途：指定计算开始时电子非自洽迭代的步数（即

NELMDL gives the number of non-selfconsistent steps at the beginning），文档批量处理工具BatchDoc Word 文档批量处理工具BatchDoc Word densitycharge fastermake calculations 。目的是“非自洽”指的是保持“非自Charge density is used to set up the Hamiltonian, 所以不变，由于洽”也指保持初始的哈密顿量不变。: B）默认值（default value）(时) 当ISTART=0, INIWANELMDL = -5 V=1, and IALGO=8 ) ISTART=0, INIWA V=1, and IALGO=48( NELMDL = -12 时当 ) 其他情况下NELMDL = 0 ( NELMDL might be positive or negative. ionic each applied means A positive number that after a delay is （movement -- in general not a convenient option. ）在每次核运动之后（只在A negative value results in a delay only for the start-configuration. 第一步核运动之前）NELMDL”为什么可以减少计算所需的时间？C）关键词“ the the is Charge density used Hamiltonian, to set then up wavefunctions are optimized iteratively so that they get closer to the exact a optimized wavefunctions wavefunctions of Hamiltonian. this From the old with density charge is calculated, the which is then mixed new Manual P105input-charge density. A brief flowchart is given below.（参自页）是比较离谱的，在前一般情况下，the initial guessed wavefunctions 不变、保持初始的density次非自洽迭代过程中保持NELMDLcharge

VASP磁性计算总结篇_共7页

以下是从VASP在线说明书整理出来的非线性磁矩和自旋轨道耦合的计算说明。非线性磁矩计算： 1）计算非磁性基态产生WAVECAR和CHGCAR文件。 2）然后INCAR中加上 ISPIN=2 ICHARG=1 或 11 ！读取WAVECAR和CHGCAR文件 LNONCOLLINEAR=.TRUE. MAGMOM= 注意：①对于非线性磁矩计算，要在x, y 和 z方向分别加上磁矩，如MAGMOM = 1 0 0 0 1 0 ！表示第一个原子在x方向，第二个原子的y方向有磁矩 ②在任何时候，指定MAGMOM值的前提是ICHARG=2（没有WAVECAR和CHGCAR文件）或者ICHARG=1 或11（有WAVECAR和CHGCAR文件），但是前一步的计算是非磁性的（ISPIN=1）。磁各向异性能（自旋轨道耦合）计算：注意： LSORBIT=.TRUE. 会自动打开LNONCOLLINEAR= .TRUE.选项，且自旋轨道计算只适用于PAW赝势，不适于超软赝势。自旋轨道耦合效应就意味着能量对磁矩的方向存在依赖，即存在磁各向异性能（MAE），所以要定义初始磁矩的方向。如下： LSORBIT = .TRUE. SAXIS = s_x s_y s_z (quantisation axis for spin) 默认值： SAXIS=(0+,0,1)，即x方向有正的无限小的磁矩，Z方向有磁矩。要使初始的磁矩方向平行于选定方向，有以下两种方法： MAGMOM = x y z ! local magnetic moment in x,y,z SAXIS = 0 0 1 ! quantisation axis parallel to z or MAGMOM = 0 0 total_magnetic_moment ! local magnetic moment parallel to SAXIS （注意每个原子分别指定） SAXIS = x y z !quantisation axis parallel to vector (x,y,z)，如 0 0 1 两种方法原则上应该是等价的，但是实际上第二种方法更精确。第二种方法允许读取已存在的WAVECAR（来自线性或者非磁性计算）文件，并且继续另一个

VASP经典学习教程,有用

VASP 学习教程太原理工大学量子化学课题组 2012/5/25 太原

目录第一章Linux命令 (1) 1.1 常用命令 (1) 1.1.1 浏览目录 (1) 1.1.2 浏览文件 (1) 1.1.3 目录操作 (1) 1.1.4 文件操作 (1) 1.1.5 系统信息 (1) 第二章SSH软件使用 (2) 2.1 软件界面 (2) 2.2 SSH transfer的应用 (3) 2.2.1 文件传输 (3) 2.2.2 简单应用 (3) 第三章V ASP的四个输入文件 (3) 3.1 INCAR (3) 3.2 KPOINTS (4) 3.3 POSCAR (4) 3.4 POTCAR (5) 第四章实例 (5) 4.1 模型的构建 (5) 4.2 V ASP计算 (8) 4.2.1 参数测试 (8) 4.2.2 晶胞优化(Cu) (13) 4.2.3 Cu(100)表面的能量 (2) 4.2.4 吸附分子CO、H、CHO的结构优化 (2) 4.2.5 CO吸附于Cu100表面H位 (4) 4.2.6 H吸附于Cu100表面H位 (5) 4.2.7 CHO吸附于Cu100表面B位 (6) 4.2.8 CO和H共吸附于Cu100表面 (7) 4.2.9 过渡态计算 (8)

第一章Linux命令 1.1 常用命令 1.1.1 浏览目录 cd: 进入某个目录。如：cd /home/songluzhi/vasp/CH4 cd .. 上一层目录；cd / 根目录； ls: 显示目录下的文件。注：输入目录名时，可只输入前3个字母，按Tab键补全。1.1.2 浏览文件 cat：显示文件内容。如：cat INCAR 如果文件较大，可用：cat INCAR | more (可以按上下键查看) 合并文件：cat A B > C (A和B的内容合并，A在前，B在后) 1.1.3 目录操作 mkdir：建立目录；rmdir：删除目录。如：mkdir T-CH3-Rh111 1.1.4 文件操作 rm：删除文件；vi：编辑文件；cp：拷贝文件 mv：移动文件；pwd：显示当前路径。如：rm INCAR rm a* (删除以a开头的所有文件) rm -rf abc (强制删除文件abc) tar：解压缩文件。压缩文件？？rar 1.1.5 系统信息 df：分区占用大小。如：df -h du：各级目录的大小。 top：运行的任务。 ps ax：查看详细任务。 kill：杀死任务。如：kill 12058 （杀死PID为12058的任务）注：PID为top命令的第一列数字。

用VASP进行Partial Charge分析实例

用VASP进行Partial Charge分析实例 VASP Version : 4.6 在这篇文章中，我将首先介绍Partial Charge的概念，以及如何用VASP具体的计算Partial Charge。首先，所谓的Partial Charge是针对与Total Charge来说的，指的是某个能量范围、某个K点或者某个特定的态所对应的电荷密度。在文献中最常见的是价带顶部，导带底部，表面态或者局域态所对应的Partial Charge。通过分析这些态所对应的Partial Charge，可以得到体系的一些性质，比如局域态具体的是局域在哪个原子上等。我将通过具体的例子说明如何用VASP进行Partial Charge Analysis。进行Partial Charge Analysis的第一步是进行自洽的计算，得到体系的电子结构。这一步的计算采用通常的INCAR和KPOINTS文件。在自洽计算结束后，我们需要保存WAVECAR文件。（通过在INCAR文件中设置LWAVE=TRUE实现）在这个例子中，假设我们需要计算一个硅纳米线的导带和价带的Partial Charge。硅纳米线的结构如下：第二步是画出能带结构，以决定你需要画哪条能带的那个K点的态所对应的Partial Charge。关于具体如何用VASP画能带，请参见用VASP4.6计算晶体硅能带实例一文。我们得到硅纳米线的能带结构如下：画能带时有些小技巧。你可以用一些支持列模块的编辑器，如UltraEdit，将OUTCAR里的各个K点所对应的本征值粘贴到Origin中。这一步完成后，在Origin中做一个矩阵转置，然后将K点坐标贴到第一列，并将其设为X坐标。如此画出来的基本上就是能带图了。在Origin 中可以通过设置纵轴范围来更加清楚的区分费米能级附近的各条能带。如上的硅纳米线所对应的能带结构图如下：决定画哪条能带，或者那些感兴趣的K点之后，有如下几种方法计算不同的Partial Charge。如果你希望计算价带顶端的Partial Charge，则需要首先通过能带结构图确定价带的能带标号。需要注意，进行Partial Charge分析必须要保留有自洽计算的WAVECAR才可以。第一种Partial Charge分析的INCAR ISTART = 1 job : 0-new 1-cont 2-samecut ICHARG = 1 charge: 1-file 2-atom 10-const LPARD=.TRUE. IBAND= 20 21 22 23 KPUSE= 1 2 3 4 LSEPB=.TRUE. LSEPK=.TRUE. 这样的INCAR给出的是指定能带，指定K点所对应的Partial Charge。分析导带、价带等的Partial Charge特性，通常采用的都是这种模式。第二种Partial Charge分析的INCAR ISTART = 1 job : 0-new 1-cont 2-samecut ICHARG = 1 charge: 1-file 2-atom 10-const LPARD=.TRUE. EINT = -10.3 -5.1 LSEPB=.FALSE. LSEPK=.FALSE. 这样的INCAR给出的是在能量之间的Partial Charge。这种模式适合于分析某个能量区间内的波函数的性质。第三种Partial Charge分析的INCAR ISTART = 1 job : 0-new 1-cont 2-samecut

VASP磁性计算总结篇

在线说明书整理出来的非线性磁矩和自旋轨道耦以下是从VASP 合的计算说明。非线性磁矩计算：和CHGCAR文件。1）计算非磁性基态产生WAVECAR）然后INCAR中加上2ISPIN=2文件和CHGCAR11 ！读取WAVECAR ICHARG=1 或LNONCOLLINEAR=.TRUE. MAGMOM= 注意：①对于非线性磁矩计算，要在x, y 和 z方向分别加上磁矩，如 MAGMOM = 1 0 0 0 1 0 ！表示第一个原子在x方向，第二个原子的y方向有磁矩 ②在任何时候，指定MAGMOM值的前提是ICHARG=2（没有WAVECAR 和CHGCAR文件）或者ICHARG=1 或11（有WAVECAR和CHGCAR文件），但是前一步的计算是非磁性的（ISPIN=1）。磁各向异性能（自旋轨道耦合）计算：注意： LSORBIT=.TRUE. 会自动打开LNONCOLLINEAR= .TRUE.选项，且自旋轨道计算只适用于PAW赝势，不适于超软赝势。．自旋轨道耦合效应就意味着能量对磁矩的方向存在依赖，即存在磁各向异性能（MAE），所以要定义初始磁矩的方向。如下：LSORBIT = .TRUE. SAXIS = s_x s_y s_z (quantisation axis for spin) 默认值： SAXIS=(0+,0,1)，即x方向有正的无限小的磁矩，Z

方向有磁矩。要使初始的磁矩方向平行于选定方向，有以下两种方法：MAGMOM = x y z ! local magnetic moment in x,y,z SAXIS = 0 0 1 ! quantisation axis parallel to z or MAGMOM = 0 0 total_magnetic_moment ! local magnetic moment parallel to SAXIS （注意每个原子分别指定） SAXIS = x y z ! quantisation axis parallel to vector (x,y,z)，如 0 0 1 两种方法原则上应该是等价的，但是实际上第二种方法更精确。第二种方法允许读取已存在的WAVECAR（来自线性或者非磁性计算）文件，并且继续另一个自旋方向的计算（改变SAXIS 值而MAGMOM保持不变）。当读取一个非线性磁矩计算的WAVECAR时，自旋方向会指定平行于SAXIS。计算磁各向异性的推荐步骤是：（注文件CHGCAR首先计算线性磁矩以产生WAVECAR 和 1）LMAXMIX）。意加入INCAR中加入：2）然后LSORBIT = .TRUE.ICHARG = 11 ! non selfconsistent run, read CHGCAR !或 ICHARG ==1 优化到易磁化轴，但此时应提高EDIFF的精度LMAXMIX = 4 ! for d elements increase LMAXMIX to 4,

个人非常好的VASP学习与总结

精析V ASP

目录第一章LINUX命令1 1.1 常用命令1 1.1.1 浏览目录1 1.1.2 浏览文件1 1.1.3 目录操作1 1.1.4 文件操作1 1.1.5 系统信息1 第二章SSH软件使用2 2.1 软件界面2 2.2 SSH transfer的应用3 2.2.1 文件传输3 2.2.2 简单应用3 第三章VASP的四个输入文件3 3.1 INCAR 3 3.2 KPOINTS 4 3.3 POSCAR 4 3.4 POTCAR 5 第四章实例5 4.1 模型的构建5 4.2 VASP计算8 4.2.1 参数测试（VASP）参数设置这里给出了赝势、ENCUF、K点、SIMGA一共四个参数。是都要验证吗？还是只要验证其中一些？8 4.2.2 晶胞优化(Cu) 13 4.2.3 Cu(100)表面的能量2 4.2.4 吸附分子CO、H、CHO的结构优化2 4.2.5 CO吸附于Cu100表面H位4 4.2.6 H吸附于Cu100表面H位5 4.2.7 CHO吸附于Cu100表面B位6 4.2.8 CO和H共吸附于Cu100表面7 4.2.9 过渡态计算8

VASP计算实例

VASP计算实例目录一、氢气分子H2键长的计算 3 1. 基本文件 3 2. 赝势类型的选择 3 3. 截断能ENCUT参数的选择 4 4. KPOINTS参数选择 5 5. 对晶格常数进行优化 6 二、 Si晶体晶格常数计算 8 1. 赝势类型选择 8 2. 截断能（ENCUT）参数的选定 9 3. KPOINTS参数的选定 11 4. SIGMA参数的选定 12 5. 晶格常数计算结果 13 三、 Si元素单原子能量计算 14 1. 由内聚能倒推单原子能量 14 2. 基本文件 15

3. 单原子能量计算 15 四、 Si的VASP力学常数计算 16 1. 计算所需文件 16 2. 计算与数据处理 17 3. 计算所用到的公式： 18 五、 SI晶体的电子结构 19 1. 采用VASP计算能带的步骤 19 2. 电荷分布计算结果 20 能带计算和结果 21 3. 态密度计算和结果 21 六、 Si晶体介电函数和光学性质的计算 22 1. 计算步骤 22 2. 用到的文件 23 3. 计算结果 26 七、 VASP的声子谱计算 29 1. 计算步骤 29 2. 基本文件 30

3. 声子谱、声子态密度计算和结果 33 4. 热学性质计算和结果 34 八、化合物键长计算 35 1. 计算步骤 35 2. 基本文件 35 一、氢气分子H2键长的计算 1. 基本文件准备基本文件INCAR、POTCAR、POSCAR、KPOINT以及脚本文件encut、k、optimize 2. 赝势类型的选择输入文件如下其中参数要靠经验初选 INCAR: System = F2 ISTART = 0 ICHARG = 2

VASP计算能带

VASP计算能带量子化学网版权所有 https://www.wendangku.net/doc/e7930340.html,/Experience/CommonSoftwares/VASP/Electroni cCalc/200602/1043.html VASP Version : 4.6 在此文中，我将用硅晶体作为实例，来说明如何用VASP4.6来计算固体的能带结构。首先我们要了解晶体硅的结构，它是两个嵌套在一起的FCC布拉菲晶格，相对的位置为(a/4,a/4,a/4), 其中a=5.4A是大的正方晶格的晶格常数。在计算中，我们采用FCC的原胞，每个原胞里有两个硅原子。 VASP计算需要以下的四个文件：INCAR（控制参数）, KPOINTS（倒空间撒点）, POSCAR （原子坐标）, POTCAR（赝势文件）为了计算能带结构，我们首先要进行一次自洽计算，得到体系正确的基态电子密度。然后固定此电荷分布，对于选定的特殊的K点进一步进行非自洽的能带计算。有了需要的K点的能量本征值，也就得到了我们所需要的能带。步骤一.—自洽计算产生正确的基态电子密度：以下是用到的各个文件样本: INCAR 文件： SYSTEM = Si Startparameter for this run: NWRITE = 2; LPETIM=F write-flag & timer PREC = medium medium, high low ISTART = 0 job : 0-new 1-cont 2-samecut ICHARG = 2 charge: 1-file 2-atom 10-const ISPIN = 1 spin polarized calculation? Electronic Relaxation 1 NELM = 90; NELMIN= 8; NELMDL= 10 # of ELM steps EDIFF = 0.1E-03 stopping-criterion for ELM LREAL = .FALSE. real-space projection Ionic relaxation EDIFFG = 0.1E-02 stopping-criterion for IOM NSW = 0 number of steps for IOM IBRION = 2 ionic relax: 0-MD 1-quasi-New 2-CG ISIF = 2 stress and relaxation

vasp在计算磁性的实例和讨论

兄弟,问3个问题 1,vasp在计算磁性得时候,oszicar中得到得磁矩与outcar中得到各原子磁矩之与不一致,在投稿得就是否曾碰到有审稿人质疑,对于这个不一致您们一般就是怎么解释得了？ 2,另外,磁性计算应该比较负责。您应该还使用别得程序计算过磁性,与vasp结果比较就是否一致,对磁性计算采用得程序有什么推荐。 ps:由于曾使用vasp与dmol算过非周期体系磁性,结构对磁性影响非常大,因此使用这两个程序计算得磁性要一致很麻烦。还不敢确定到底就是哪个程序可能不可靠。 3,如果采用vasp计算磁性,对采用得方法与设置有什么推荐。 1，OSZICAR中得到得磁矩就是OUTCAR中最后一步得到得总磁矩就是相等得。总磁矩与各原子得磁矩(RMT球内得磁矩)之与之差就就是间隙区得磁矩。因为有间隙区存在,不一致就是正常得。 2,如果算磁性,全电子得结果更精确,我得一些计算结果显示磁性原子对在最近邻得位置时,PAW与FPLAW给出得能量差不一致,在长程时符合得很好。虽然并没有改变定性结论。感觉PAW似乎不能很好地描述较强耦合。我试图在找出原因,主要使用exciting与vasp做比较。计算磁性推荐使用FP-LAPW, FP-LMTO, FPLO很吸引人(不过就是商业得),后者就是O(N)算法。 3,使用vasp计算磁性,注意不同得初始磁矩就是否收敛为同一个磁矩。倒没有特别要注意得地方,个人认为。归根结底,需要一个优秀得交换关联形式出现 VASP计算就是否也就是像计算DOS与能带一样要进行三步(结构优化,静态自洽计算,非自洽计算),然后瞧最后一步得出得磁矩呢？一直想计算固体中某个原子得磁矩,根据OUTCAR得结果似乎不能分析,因为它里面总磁矩跟OSZICAR得值有一定得差别,据说就是OUTCAR中只考虑WS半径内磁矩造成得。最近瞧到一个帖子说就是可以用bader电荷分析方法分析原子磁矩。如法炮制之后发现给出得总磁矩与OSZICAR得结果符合得甚好,可就是觉得没有根据,有谁知道这样做得依据吗,欢迎讨论！设置ISPIN=2计算得到得态密度成为自旋态密度。设置ISPIN=2就可以计算磁性,铁磁与反铁磁在MAG里设置。最后得到得DOS就是分up 与down得。磁性计算 (2006-12-03 21:02) ·磁性计算顺磁,意味进行non-spin polarized得计算,也就就是ISPIN=1。铁磁,意味进行spin-polarized得计算,ISPIN=2,而且每个磁性原子得初始磁矩设置为一样得值,也就就是磁性原子得MAGMOM设置为一样得值。对非磁性原子也可以设置成一样得非零值(与磁

用VASP4计算Si能带

V ASP Version : 4.6 在此文中，我将用硅晶体作为实例，来说明如何用V ASP4.6来计算固体的能带结构。首先我们要了解晶体硅的结构，它是两个嵌套在一起的FCC布拉菲晶格，相对的位置为(a/4,a/4,a/4), 其中a=5.4A是大的正方晶格的晶格常数。在计算中，我们采用FCC的原胞，每个原胞里有两个硅原子。 V ASP计算需要以下的四个文件：INCAR（控制参数）, KPOINTS（倒空间撒点）, POSCAR （原子坐标）, POTCAR（赝势文件）为了计算能带结构，我们首先要进行一次自洽计算，得到体系正确的基态电子密度。然后固定此电荷分布，对于选定的特殊的K点进一步进行非自洽的能带计算。有了需要的K点的能量本征值，也就得到了我们所需要的能带。步骤一.—自洽计算产生正确的基态电子密度：以下是用到的各个文件样本: INCAR 文件： SYSTEM = Si Startparameter for this run: NWRITE = 2; LPETIM=F write-flag & timer PREC = medium medium, high low ISTART = 0 job : 0-new 1-cont 2-samecut ICHARG = 2 charge: 1-file 2-atom 10-const ISPIN = 1 spin polarized calculation? Electronic Relaxation 1 NELM = 90; NELMIN= 8; NELMDL= 10 # of ELM steps EDIFF = 0.1E-03 stopping-criterion for ELM LREAL = .FALSE. real-space projection Ionic relaxation EDIFFG = 0.1E-02 stopping-criterion for IOM NSW = 0 number of steps for IOM IBRION = 2 ionic relax: 0-MD 1-quasi-New 2-CG ISIF = 2 stress and relaxation POTIM = 0.10 time-step for ionic-motion TEIN = 0.0 initial temperature TEBEG = 0.0; TEEND = 0.0 temperature during run DOS related values: ISMEAR = 0 ; SIGMA = 0.10 broadening in eV -4-tet -1-fermi 0-gaus Electronic relaxation 2 (details)

vasp计算实例

USPP-GGA/ USPP-LDA/ [yzhang@sugon test]$ cp ~/POTCAR-backup/USPP-GGA/Al Al/ Al_h/ [yzhang@sugon test]$ cp ~/POTCAR-backup/USPP-GGA/Al Al/ Al_h/ [yzhang@sugon test]$ cp ~/POTCAR-backup/USPP-GGA/A Ag/ Al/ Al_h/ Ar/ As/ Au/ [yzhang@sugon test]$ cp ~/POTCAR-backup/USPP-GGA/A Ag/ Al/ Al_h/ Ar/ As/ Au/ [yzhang@sugon test]$ cp ~/POTCAR-backup/USPP-GGA/Al Al/ Al_h/ [yzhang@sugon test]$ cp ~/POTCAR-backup/USPP-GGA/Al Al/ Al_h/ [yzhang@sugon test]$ cp ~/POTCAR-backup/USPP- USPP-GGA/ USPP-LDA/ [yzhang@sugon test]$ cp ~/POTCAR-backup/USPP- USPP-GGA/ USPP-LDA/ [yzhang@sugon test]$ ls INCAR KPOINTS POSCAR [yzhang@sugon test]$ cd [yzhang@sugon ~]$ ls bin POTCAR-backup yzhang [yzhang@sugon ~]$ cd POTCAR-backup/ [yzhang@sugon POTCAR-backup]$ ls PA W-91 PA W-LDA PA W-PBE USPP-GGA USPP-LDA [yzhang@sugon POTCAR-backup]$ cd PA W-PBE/ Display all 168 possibilities? (y or n) [yzhang@sugon POTCAR-backup]$ cd PA W-PBE/Al Al/ Al_h/ [yzhang@sugon POTCAR-backup]$ cd PA W-PBE/Al Al/ Al_h/ [yzhang@sugon POTCAR-backup]$ cd PA W-PBE/Al/ DDE.Z POTCAR PSCTR.Z V_RHFIN.Z V_TABIN.Z [yzhang@sugon POTCAR-backup]$ cd PA W-PBE/Al/ DDE.Z POTCAR PSCTR.Z V_RHFIN.Z V_TABIN.Z [yzhang@sugon POTCAR-backup]$ cd PA W-PBE/Al/ DDE.Z POTCAR PSCTR.Z V_RHFIN.Z V_TABIN.Z [yzhang@sugon POTCAR-backup]$ [yzhang@sugon POTCAR-backup]$ ;ls -bash: syntax error near unexpected token `;' [yzhang@sugon POTCAR-backup]$ ls PA W-91 PA W-LDA PA W-PBE USPP-GGA USPP-LDA [yzhang@sugon POTCAR-backup]$ cd [yzhang@sugon ~]$ ls

用VASP4.6计算晶体硅能带实例

VASP Version : 4.6 在此文中，我将用硅晶体作为实例，来说明如何用VASP4.6来计算固体的能带结构。首先我们要了解晶体硅的结构，它是两个嵌套在一起的FCC布拉菲晶格，相对的位置为 (a/4,a/4,a/4), 其中a=5.4A是大的正方晶格的晶格常数。在计算中，我们采用FCC的原胞，每个原胞里有两个硅原子。 VASP计算需要以下的四个文件：INCAR（控制参数）, KPOINTS（倒空间撒点）, POSCAR（原子坐标）, POTCAR（赝势文件）为了计算能带结构，我们首先要进行一次自洽计算，得到体系正确的基态电子密度。然后固定此电荷分布，对于选定的特殊的K点进一步进行非自洽的能带计算。有了需要的K点的能量本征值，也就得到了我们所需要的能带。步骤一.—自洽计算产生正确的基态电子密度：以下是用到的各个文件样本: INCAR 文件： SYSTEM = Si Startparameter for this run: NWRITE = 2; LPETIM=F write-flag & timer PREC = medium medium, high low ISTART = 0 job : 0-new 1-cont 2-samecut ICHARG = 2 charge: 1-file 2-atom 10-const ISPIN = 1 spin polarized calculation? Electronic Relaxation 1 NELM = 90; NELMIN= 8; NELMDL= 10 # of ELM steps EDIFF = 0.1E-03 stopping-criterion for ELM LREAL = .FALSE. real-space projection Ionic relaxation EDIFFG = 0.1E-02 stopping-criterion for IOM NSW = 0 number of steps for IOM IBRION = 2 ionic relax: 0-MD 1-quasi-New 2-CG ISIF = 2 stress and relaxation POTIM = 0.10 time-step for ionic-motion TEIN = 0.0 initial temperature TEBEG = 0.0; TEEND = 0.0 temperature during run DOS related values: ISMEAR = 0 ; SIGMA = 0.10 broadening in eV -4-tet -1-fermi 0-gaus Electronic relaxation 2 (details)

VASP经典学习教程-有用

V ASP 学习教程太原理工大学量子化学课题组 2012/5/25 太原

VASP 表面

采用VASP如何计算晶体的弹性常数 Up: VASP计算实例 Previous: 用VASP 计算Pd金属的晶格常数 Contents 用VASP 计算表面能做表面计算时，第一步我们需要测试K 点的收敛性。通常，在垂直表面方向用1个K 点就可以了，在平行表面方向，可以用和体材料类似的K 点密度。其次，我们要测试真空厚度(vacuum thickness)的收敛性。我们构造完一个slab 后，将真空厚度逐渐从增， SYSTEM = undeformed fcc Pd (111) surface calculation Startparameter for this run: PREC = Accurate ISTART = 0 job : 0-new 1-cont 2-samecut ICHARG = 2 charge: 1-file 2-atom 10-const ISPIN = 1 spin polarized calculation? Electronic Relaxation 1 NELM = 90; NELMIN= 8; # of ELM steps EDIFF = 0.1E-03 stopping-criterion for ELM LREAL = .FALSE. real-space projection NBANDS = 40 Ionic relaxation EDIFFG = 0.1E-2 stopping-criterion for IOM NSW = 0 number of steps for IOM IBRION = 2 ionic relax: 0-MD 1-quasi-New 2-CG ISIF = 2 stress and relaxation POTIM = 0.10 time-step for ionic-motion TEIN = 0.0 initial temperature TEBEG = 0.0; TEEND = 0.0 temperature during run DOS related values: ISMEAR = 1 ; SIGMA = 0.20 broadening in eV -4-tet -1-fermi 0-gaus