vasp的分子動力學(xué)模擬

1、vasp的分子動力學(xué)模擬 VASP 2010-01-15 02:26:36 閱讀57 評論0 字號：大中小 vasp做分子動力學(xué)的好處，由于vasp是近些年開發(fā)的比較成熟的軟件，在做電子scf速度方面有較好的優(yōu)勢。缺點：可選系綜太少。盡管如此，對于大多數(shù)有關(guān)分子動力學(xué)的任務(wù)還是可以勝任的。主要使用的系綜是 NVT 和 NVE。下面我將對主要參數(shù)進行介紹！一般做分子動力學(xué)的時候都需要較多原子，一般都超過100個。當原子數(shù)多的時候，k點實際就需要較少了。有的時候用一個k點就行，不過這都需要嚴格的測試。通常超過200個原子的時候，用一個k點，即Gamma點就可以了。INCAR：EDIFF 一般來說，

2、用1E-4 或者1E-5都可以，這個參數(shù)只是對第一個離子步的自洽影響大一些，對于長時間的分子動力學(xué)的模擬，精度小一點也無所謂，但不能太小。IBRION=0 分子動力學(xué)模擬IALGO=48 一般用48，對于原子數(shù)較多，這個優(yōu)化方式較好。NSW=1000 多少個時間步長。POTIM=3時間步長,單位fs, 通常1到3.ISIF=2計算外界的壓力.NBLOCK= 1多少個時間步長，寫一次CONTCAR，CHG和CHGCAR，PCDAT.KBLOCK=50 NBLOCK*KBLOCK 個步長寫一次 XDATCAR.ISMEAR=-1費米迪拉克分布.SIGMA =0.05 單位:電子伏NELMIN=8一

3、般用6到8, 最小的電子scf數(shù).太少的話,收斂的不好.LREAL=AAPACO=10 徑向分布函數(shù)距離, 單位是埃.NPACO=200徑向分布函數(shù)插的點數(shù).LCHARG=F 盡量不寫電荷密度,否則CHG文件太大.TEBEG=300初始溫度.TEEND=300 終態(tài)溫度。 不設(shè)的話，等于TEBEG.SMASS -3NVE ensemble;-1 用來做模擬退火。大于0 NVT 系綜。【轉(zhuǎn)】vasp的分子動力學(xué)模擬 小木蟲(金幣+1):獎勵一下，謝謝提供資源uuv2010(金幣+1): 您是否可以做一個專題，詳細講講怎么做？比如第一步需要干什么，第二步需要干什么，結(jié)果怎么分析如果能做一個這樣完整

4、的專題就太好了，不知道您是否有興趣？ 2011-07-13 18:20:12uuv2010(金幣+1): 多謝提供資源 2011-07-16 17:39:55uuv2010(金幣+5, 1ST強帖+1): 多謝您的詳細講解！感謝就此專題與大家分享！ 2011-08-12 18:25:12vasp做分子動力學(xué)的好處，由于vasp是近些年開發(fā)的比較成熟的軟件，在做電子scf速度方面有較好的優(yōu)勢。缺點：可選系綜太少。盡管如此，對于大多數(shù)有關(guān)分子動力學(xué)的任務(wù)還是可以勝任的。主要使用的系綜是 NVT 和 NVE。下面我將對主要參數(shù)進行介紹！一般做分子動力學(xué)的時候都需要較多原子，一般都超過100個。當原子

5、數(shù)多的時候，k點實際就需要較少了。有的時候用一個k點就行，不過這都需要嚴格的測試。通常超過200個原子的時候，用一個k點，即Gamma點就可以了。INCAR：EDIFF 一般來說，用1E-4 或者1E-5都可以，這個參數(shù)只是對第一個離子步的自洽影響大一些，對于長時間的分子動力學(xué)的模擬，精度小一點也無所謂，但不能太小。IBRION=0 分子動力學(xué)模擬IALGO=48 一般用48，對于原子數(shù)較多，這個優(yōu)化方式較好。NSW=1000 多少個時間步長。POTIM=3時間步長,單位fs, 通常1到3.ISIF=2計算外界的壓力.NBLOCK= 1多少個時間步長，寫一次CONTCAR，CHG和CHGCAR

6、，PCDAT.KBLOCK=50 NBLOCK*KBLOCK 個步長寫一次 XDATCAR.ISMEAR=-1費米迪拉克分布.SIGMA =0.05 單位:電子伏NELMIN=8一般用6到8, 最小的電子scf數(shù).太少的話,收斂的不好.LREAL=AAPACO=10 徑向分布函數(shù)距離, 單位是埃.NPACO=200徑向分布函數(shù)插的點數(shù).LCHARG=F 盡量不寫電荷密度,否則CHG文件太大.TEBEG=300初始溫度.TEEND=300 終態(tài)溫度。 不設(shè)的話，等于TEBEG.SMASS -3NVE ensemble;-1 用來做模擬退火。大于0 NVT 系綜。/1)收斂判據(jù)的選擇結(jié)構(gòu)弛豫的判據(jù)

7、一般有兩種選擇：能量和力。這兩者是相關(guān)的，理想情況下，能量收斂到基態(tài)，力也應(yīng)該是收斂到平衡態(tài)的。但是數(shù)值計算過程上的差異導(dǎo)致以二者為判據(jù)的收斂速度差異很大，力收斂速度絕大部分情況下都慢于能量收斂速度。這是因為力的計算是在能量的基礎(chǔ)上進行的，能量對坐標的一階導(dǎo)數(shù)得到力。計算量的增大和誤差的傳遞導(dǎo)致力收斂慢。到底是以能量為收斂判據(jù)，還是以力為收斂判據(jù)呢？關(guān)心能量的人，覺得以能量為判據(jù)就夠了；關(guān)心力相關(guān)量的人，沒有選擇，只能用力作為收斂標準。對于超胞體系的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，文獻大部分采用Gamma點做單點優(yōu)化。這個時候即使采用力為判據(jù)（EDIFFG=-0.02），在做靜態(tài)自洽計算能量的時候，會發(fā)現(xiàn)，原本已經(jīng)

8、收斂得好好的力在不少敏感位置還是超過了結(jié)構(gòu)優(yōu)化時設(shè)置的標準。這個時候，是不是該懷疑對超胞僅做Gamma點結(jié)構(gòu)優(yōu)化的合理性呢？是不是要提高K點密度再做結(jié)構(gòu)優(yōu)化呢在我看來，這取決于所研究的問題的復(fù)雜程度。我們的計算從原胞開始，到超胞，到摻雜結(jié)構(gòu)，到吸附結(jié)構(gòu)，到反應(yīng)和解離。每一步都在增加復(fù)雜程度。結(jié)構(gòu)優(yōu)化終點與初始結(jié)構(gòu)是有關(guān)的，如果遇到對初始結(jié)構(gòu)敏感的優(yōu)化，那就頭疼了。而且，還要注意到，催化反應(yīng)不僅與原子本身及其化學(xué)環(huán)境有關(guān)，還會與幾何構(gòu)型有關(guān)。氣固催化反應(yīng)過程是電子的傳遞過程，也是分子拆分與重新組合的過程。如果優(yōu)化終點的構(gòu)型不同，可能會導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)的途徑上的差異。僅從這一點來看，第一性原理計算的復(fù)

9、雜性，結(jié)果上的合理性判斷都不是手冊上寫的那么簡單。對于涉及構(gòu)型敏感性的結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程，我覺得，以力作為收斂判據(jù)更合適。而且需要在Gamma點優(yōu)化的基礎(chǔ)上再提高K點密度繼續(xù)優(yōu)化，直到靜態(tài)自洽計算時力也是達到收斂標準的。(2)結(jié)構(gòu)優(yōu)化參數(shù)設(shè)置結(jié)構(gòu)優(yōu)化，或者叫弛豫，是后續(xù)計算的基礎(chǔ)。其收斂性受兩個主要因素影響：初始結(jié)構(gòu)的合理性和弛豫參數(shù)的設(shè)置。初始結(jié)構(gòu)初始結(jié)構(gòu)包括原子堆積方式，和自旋、磁性、電荷、偶極等具有明確物理意義的模型相關(guān)參數(shù)。比如摻雜，表面吸附，空位等結(jié)構(gòu)，初始原子的距離，角度等的設(shè)置需要有一定的經(jīng)驗積累。DFT計算短程強相互作用（相對于范德華力），如果初始距離設(shè)置過遠（如超過4埃），則明顯導(dǎo)

10、致收斂很慢甚至得到不合理的結(jié)果。比較好的設(shè)置方法可以參照鍵長。比如CO在O頂位的吸附，可以參照CO2中C-O鍵長來設(shè)置（如增長20%）。也可以參照文獻。記住一些常見鍵長，典型晶體中原子間距離等參數(shù)，有助于提高初始結(jié)構(gòu)設(shè)置的合理性。實在不行，可以先在小體系上測試，然后再放到大體系中算。弛豫參數(shù)弛豫參數(shù)對收斂速度影響很大，這一點在計算工作沒有全部鋪開時可能不會覺察到有什么不妥，反正就給NSW設(shè)置個“無窮大”的數(shù)，最后總會有結(jié)果的。但是，時間是寶貴的，恰當?shù)脑O(shè)置3小時就收斂的結(jié)果，不恰當?shù)脑O(shè)置可能要一個白天加一個黑夜。如果你趕文章或者趕著畢業(yè)，你就知道這意味這什么。結(jié)構(gòu)優(yōu)化分電子迭代和離子弛豫兩個嵌

11、套的過程。電子迭代自洽的速度，有四個響很大的因素：初始結(jié)構(gòu)的合理性，k點密度，是否考慮自旋和高斯展寬（SIGMA）；離子弛豫的收斂速度，有三個很大的影響因素：弛豫方法（IBRION）,步長（POTIM）和收斂判據(jù)（EDIFFG）.一般來說，針對理論催化的計算，初始結(jié)構(gòu)都是不太合理的。因此一開始采用很粗糙的優(yōu)化（EDIFF=0.001，EDIFFG=-0.2），很低的K點密度(Gamma)，不考慮自旋就可以了，這樣NSW0 NVT ensemblePOTIM = 2.0 # 時間步長。一般 1 到 3. 這個最好跑一下 NVE 系綜，看一下總能是否守恒。ISMEAR = -1; SIGMA =

12、0.1 # -1 是電子費米達拉克占據(jù)，主要用來處理電子含溫。LREAL = AISIF = 2 # 就算壓力。NPACO = 200,APACO = 10 # 計算對關(guān)聯(lián)分布的。具體可以看 manual，很簡單。NELMIN = 6 # 電子最少的自恰步數(shù)，一般是 4 到 8。NBANDS = 700 # 能帶數(shù)，這個最好自己設(shè)，否則容易出問題。LCHARG = F # 盡量不寫 CHG，太占硬盤資源。TEBEG = 1000；TEEND=1000 # 初始溫度和末態(tài)溫度，默認是兩者相當，所以一般設(shè) TEBEG 就可以。#-END-PREC 一般也不用設(shè)，默認即可。ENCUT 會等于 ENM

13、AX。我能想起來的參數(shù)就這些，有問題可以直接問我。因為分子動力學(xué)是一個統(tǒng)計概念，當然原子越多越好的。所以我認為最少也得算 100 個原子。一般 100 個原子的話，k 點用一個就可以。注意的是在分子動力學(xué)里，PSTRESS 是沒有的用的。因為沒有 NPH 或 NPT系綜。再有分子動力學(xué)常用的幾個概念就是，對關(guān)聯(lián)函數(shù)，這個實驗可測。寫在 PCDAT 里。速度自關(guān)聯(lián)函數(shù)，這個可以自己看一下公式，很簡單，可以自己寫程序做。做分子動力學(xué)最好用 vasp5，因為很多參數(shù)都不用測了，4.6 好像還得測，否則慢。還有實際 vasp 在輸出溫度是需要修正的，這個可以看看 manual，很簡單，如果原子數(shù)多的話

14、可以不修正。還有壓力也需要修正，但通常影響不大，可以直接用 vasp 的。youzhizhe(金幣+1): 謝謝分享。如果是轉(zhuǎn)載，請注明轉(zhuǎn)載地址。 2011-08-13 09:53:45cenwanglai: 這個是goldfish專家的帖子 2011-11-17 22:13:23很長一段時間以來，一直有人在問BOMD與CPMD究竟有什么不同？這里我就簡單說一些二者的區(qū)別。實際上，我想大部分人理解和接觸的第一原理分子動力學(xué)方法以CPMD居多。CPMD，就是Car和Parrinello兩個人作出的基于密度泛函的分子動力學(xué)方法，其特點是在引入電子虛擬質(zhì)量，將電子運動耦合到了運動方程中，每一步分子動

15、力學(xué)計算后，對電子結(jié)構(gòu)的計算就不再需要自洽場迭代這一過程，因此可以大大節(jié)省計算資源，在計算機還不是那么好的80，90年代是彌足珍貴的。CPMD的建立開創(chuàng)了第一原理分子動力學(xué)方法的新時代，使其真正開始了實用化進程。而BOMD，顧名思義，就是Born-Oppenheimer分子動力學(xué)。Born-Oppenheimer近似，也就是絕熱近似，指的是將電子和離子的求解分離開來，只處理離子的動力學(xué)部分，而認為電子可以快速跟上電子的運動。其特點是每一步分子動力學(xué)計算之后都需要對電子結(jié)構(gòu)進行自洽場迭代，使電子達到基態(tài)。正式由于這個自洽場迭代過程需要的計算量巨大，致使其一直沒有達到廣泛運用，直到90年代中后期，

16、計算機技術(shù)的發(fā)展，才使BOMD開始逐步被人們重視。CPMD和BOMD各有優(yōu)劣。CPMD雖然計算速度更快，不需要進行自洽場迭代計算，計算量小，但是由于計算中并沒有使體系真正達到基態(tài)，而只是盡量靠近基態(tài)，因此其準確性對電子的虛擬質(zhì)量這個參數(shù)的選取依賴程度很大，一旦計算參數(shù)不對，得到的體系很可能遠遠偏離真實的勢能面，得不到正確的動力學(xué)軌跡。同時，為了保證其盡量靠近基態(tài)，分子動力學(xué)時間步長一般選得較小。而BOMD雖然計算量大，但是由于每一步都保證系統(tǒng)達到基態(tài)，因此其分子動力學(xué)步長可以取得較大，一般1fs到5fs都有可能。綜合來說，如果能結(jié)合二者的優(yōu)勢，第一原理分子動力學(xué)計算效率將大大提高，這也成為近年

17、來其發(fā)展的重要方向。偶曾經(jīng)用CASTEP的MD算了一個晶格的結(jié)構(gòu)相變問題，目前打算把手上那個表面的東西搞完后就做點QMD的東西?，F(xiàn)在偶每天除了看點文獻外就是馬丁的Electronic Structure和Ab Initio Molecular Dynamics: Basic Theory and Advanced Methods兩本書對比看，感觸頗多?。MASS =1,2,3 雖說都是NVT 系統(tǒng)，但是，還是有區(qū)別的，SMASS 是控制溫度震蕩的頻率的。要選擇合適的值，以防止Nose-熱浴和離子的運動脫耦，導(dǎo)致非正則的系宗。這是我以前模擬退火的一個例子SYSTEM = TiNiENCUT =

18、 550ISTART = 0;ICHARG = 2ISMEAR = -5VOSKOWN = 1NSW =500; IBRION =0SMASS =-1ISIF =0 ; POTIM =0.2NWRITE =1ISYM =0TEBEG =500 ;TEEND =0IWAVPR = 2PREC = Accurate一般做分子動力學(xué)的時候都需要較多原子，一般都超過100個。當原子數(shù)多的時候，k點實際就需要較少了。有的時候用一個k點就行，不過這都需要嚴格的測試。通常超過200個原子的時候，用一個k點，即Gamma點就可以了。INCAR：EDIFF 一般來說，用1E-4 或者1E-5都可以，這個參數(shù)只是

19、對第一個離子步的自洽影響大一些，對于長時間的分子動力學(xué)的模擬，精度小一點也無所謂，但不能太小。IBRION=0 分子動力學(xué)模擬IALGO=48 一般用48，對于原子數(shù)較多，這個優(yōu)化方式較好。NSW=1000 多少個時間步長。POTIM=3時間步長,單位fs, 通常1到3.ISIF=2計算外界的壓力.NBLOCK= 1多少個時間步長，寫一次CONTCAR，CHG和CHGCAR，PCDAT.KBLOCK=50 NBLOCK*KBLOCK 個步長寫一次 XDATCAR.ISMEAR=-1費米迪拉克分布.SIGMA =0.05 單位:電子伏NELMIN=8一般用6到8, 最小的電子scf數(shù).太少的話,

20、收斂的不好.LREAL=AAPACO=10 徑向分布函數(shù)距離, 單位是埃.NPACO=200徑向分布函數(shù)插的點數(shù).LCHARG=F 盡量不寫電荷密度,否則CHG文件太大.TEBEG=300初始溫度.TEEND=300 終態(tài)溫度。 不設(shè)的話，等于TEBEG.SMASS -3NVE ensemble;-1 用來做模擬退火。大于0 NVT 系綜。SMASS=1,2,3 是沒有區(qū)別的。都是NVT ensemble。SMASS只要是大于0就是NVT系綜。學(xué)習(xí)了，但是要指出你的一點小錯誤。NBLOCK= 1指的是多少個離子步（時間步長只是對于MD而言，對于其它的計算，NBLOCK也是起控制作用的）寫一次X

21、DATCARKBLOCK=50 NBLOCK*KBLOCK 個離子步寫一次PCDAT.CONTCAR是每個離子步之后都會寫出來的，但是會用新的把老的覆蓋CHG是在每10個離子步寫一次，不會覆蓋CHGCAR是在任務(wù)正常結(jié)束之后才寫的。在vasp的說明書中關(guān)于模擬退火有這么一段話：Usually a simulated annealing run is more efficient if all masses are equal, since then the energy dissipates more quickly between different vibrational modes. T

22、his can be done by editing the lines POMASS in the POTCAR file. The partition functions remains unaffected by a change of the ionic masses.我想知道這個POMASS是不是真的可以隨便改，比如我想算H在Fe里的擴散，我把H的POMASS設(shè)置成和Fe的一樣行不行？謝謝！看了各位的回復(fù)讓我壯了膽子試了一試，果然對能量沒什么影響，計算效率稍有提高。得到的啟示是：以后還是不要去鉆研這種小東西，多花些時間在設(shè)計模型上才是正道！謝謝各位！這個是降溫的 退火還需要 平衡一段時間 把SMASS設(shè)置為大于0然后把始末溫度都設(shè)置成 你要的溫度可否把退火的步驟寫下來？我只前做過退火，可后來發(fā)現(xiàn)這個算法不適合我做的題目。曾經(jīng)在一片PRB上看到有人是這樣做的：1.在T=2000K平衡一段時間（比如2ps)2.在T=2000 -T=1500K降溫3.在T=1500K平衡一段時間（比如2ps)4.然后在降溫.這在模擬固液相變的時候很成功。但是對于固體-固體相變是否合適不清楚，但是也有人做過。思路是這樣的：通過不斷升溫-降溫-升溫-降溫.直到找到一種新的結(jié)構(gòu)為止。理論上來說，通過模擬退火是可以完全找到一種物