vasp的分子动力学模拟

1、vasp的分子动力学模拟 VASP 2010-01-15 02:26:36 阅读57 评论0 字号：大中小 vasp做分子动力学的好处，由于vasp是近些年开发的比较成熟的软件，在做电子scf速度方面有较好的优势。缺点：可选系综太少。尽管如此，对于大多数有关分子动力学的任务还是可以胜任的。主要使用的系综是 NVT 和 NVE。下面我将对主要参数进行介绍！一般做分子动力学的时候都需要较多原子，一般都超过100个。当原子数多的时候，k点实际就需要较少了。有的时候用一个k点就行，不过这都需要严格的测试。通常超过200个原子的时候，用一个k点，即Gamma点就可以了。INCAR：EDIFF 一般来说，

2、用1E-4 或者1E-5都可以，这个参数只是对第一个离子步的自洽影响大一些，对于长时间的分子动力学的模拟，精度小一点也无所谓，但不能太小。IBRION=0 分子动力学模拟IALGO=48 一般用48，对于原子数较多，这个优化方式较好。NSW=1000 多少个时间步长。POTIM=3时间步长,单位fs, 通常1到3.ISIF=2计算外界的压力.NBLOCK= 1多少个时间步长，写一次CONTCAR，CHG和CHGCAR，PCDAT.KBLOCK=50 NBLOCK*KBLOCK 个步长写一次 XDATCAR.ISMEAR=-1费米迪拉克分布.SIGMA =0.05 单位:电子伏NELMIN=8一

3、般用6到8, 最小的电子scf数.太少的话,收敛的不好.LREAL=AAPACO=10 径向分布函数距离, 单位是埃.NPACO=200径向分布函数插的点数.LCHARG=F 尽量不写电荷密度,否则CHG文件太大.TEBEG=300初始温度.TEEND=300 终态温度。 不设的话，等于TEBEG.SMASS -3NVE ensemble;-1 用来做模拟退火。大于0 NVT 系综。【转】vasp的分子动力学模拟 小木虫(金币+1):奖励一下，谢谢提供资源uuv2010(金币+1): 您是否可以做一个专题，详细讲讲怎么做？比如第一步需要干什么，第二步需要干什么，结果怎么分析如果能做一个这样完整

4、的专题就太好了，不知道您是否有兴趣？ 2011-07-13 18:20:12uuv2010(金币+1): 多谢提供资源 2011-07-16 17:39:55uuv2010(金币+5, 1ST强帖+1): 多谢您的详细讲解！感谢就此专题与大家分享！ 2011-08-12 18:25:12vasp做分子动力学的好处，由于vasp是近些年开发的比较成熟的软件，在做电子scf速度方面有较好的优势。缺点：可选系综太少。尽管如此，对于大多数有关分子动力学的任务还是可以胜任的。主要使用的系综是 NVT 和 NVE。下面我将对主要参数进行介绍！一般做分子动力学的时候都需要较多原子，一般都超过100个。当原子

5、数多的时候，k点实际就需要较少了。有的时候用一个k点就行，不过这都需要严格的测试。通常超过200个原子的时候，用一个k点，即Gamma点就可以了。INCAR：EDIFF 一般来说，用1E-4 或者1E-5都可以，这个参数只是对第一个离子步的自洽影响大一些，对于长时间的分子动力学的模拟，精度小一点也无所谓，但不能太小。IBRION=0 分子动力学模拟IALGO=48 一般用48，对于原子数较多，这个优化方式较好。NSW=1000 多少个时间步长。POTIM=3时间步长,单位fs, 通常1到3.ISIF=2计算外界的压力.NBLOCK= 1多少个时间步长，写一次CONTCAR，CHG和CHGCAR

6、，PCDAT.KBLOCK=50 NBLOCK*KBLOCK 个步长写一次 XDATCAR.ISMEAR=-1费米迪拉克分布.SIGMA =0.05 单位:电子伏NELMIN=8一般用6到8, 最小的电子scf数.太少的话,收敛的不好.LREAL=AAPACO=10 径向分布函数距离, 单位是埃.NPACO=200径向分布函数插的点数.LCHARG=F 尽量不写电荷密度,否则CHG文件太大.TEBEG=300初始温度.TEEND=300 终态温度。 不设的话，等于TEBEG.SMASS -3NVE ensemble;-1 用来做模拟退火。大于0 NVT 系综。/1)收敛判据的选择结构弛豫的判据

7、一般有两种选择：能量和力。这两者是相关的，理想情况下，能量收敛到基态，力也应该是收敛到平衡态的。但是数值计算过程上的差异导致以二者为判据的收敛速度差异很大，力收敛速度绝大部分情况下都慢于能量收敛速度。这是因为力的计算是在能量的基础上进行的，能量对坐标的一阶导数得到力。计算量的增大和误差的传递导致力收敛慢。到底是以能量为收敛判据，还是以力为收敛判据呢？关心能量的人，觉得以能量为判据就够了；关心力相关量的人，没有选择，只能用力作为收敛标准。对于超胞体系的结构优化，文献大部分采用Gamma点做单点优化。这个时候即使采用力为判据（EDIFFG=-0.02），在做静态自洽计算能量的时候，会发现，原本已经

8、收敛得好好的力在不少敏感位置还是超过了结构优化时设置的标准。这个时候，是不是该怀疑对超胞仅做Gamma点结构优化的合理性呢？是不是要提高K点密度再做结构优化呢在我看来，这取决于所研究的问题的复杂程度。我们的计算从原胞开始，到超胞，到掺杂结构，到吸附结构，到反应和解离。每一步都在增加复杂程度。结构优化终点与初始结构是有关的，如果遇到对初始结构敏感的优化，那就头疼了。而且，还要注意到，催化反应不仅与原子本身及其化学环境有关，还会与几何构型有关。气固催化反应过程是电子的传递过程，也是分子拆分与重新组合的过程。如果优化终点的构型不同，可能会导致化学反应的途径上的差异。仅从这一点来看，第一性原理计算的复

9、杂性，结果上的合理性判断都不是手册上写的那么简单。对于涉及构型敏感性的结构优化过程，我觉得，以力作为收敛判据更合适。而且需要在Gamma点优化的基础上再提高K点密度继续优化，直到静态自洽计算时力也是达到收敛标准的。(2)结构优化参数设置结构优化，或者叫弛豫，是后续计算的基础。其收敛性受两个主要因素影响：初始结构的合理性和弛豫参数的设置。初始结构初始结构包括原子堆积方式，和自旋、磁性、电荷、偶极等具有明确物理意义的模型相关参数。比如掺杂，表面吸附，空位等结构，初始原子的距离，角度等的设置需要有一定的经验积累。DFT计算短程强相互作用（相对于范德华力），如果初始距离设置过远（如超过4埃），则明显导

10、致收敛很慢甚至得到不合理的结果。比较好的设置方法可以参照键长。比如CO在O顶位的吸附，可以参照CO2中C-O键长来设置（如增长20%）。也可以参照文献。记住一些常见键长，典型晶体中原子间距离等参数，有助于提高初始结构设置的合理性。实在不行，可以先在小体系上测试，然后再放到大体系中算。弛豫参数弛豫参数对收敛速度影响很大，这一点在计算工作没有全部铺开时可能不会觉察到有什么不妥，反正就给NSW设置个“无穷大”的数，最后总会有结果的。但是，时间是宝贵的，恰当的设置3小时就收敛的结果，不恰当的设置可能要一个白天加一个黑夜。如果你赶文章或者赶着毕业，你就知道这意味这什么。结构优化分电子迭代和离子弛豫两个嵌

11、套的过程。电子迭代自洽的速度，有四个响很大的因素：初始结构的合理性，k点密度，是否考虑自旋和高斯展宽（SIGMA）；离子弛豫的收敛速度，有三个很大的影响因素：弛豫方法（IBRION）,步长（POTIM）和收敛判据（EDIFFG）.一般来说，针对理论催化的计算，初始结构都是不太合理的。因此一开始采用很粗糙的优化（EDIFF=0.001，EDIFFG=-0.2），很低的K点密度(Gamma)，不考虑自旋就可以了，这样NSW0 NVT ensemblePOTIM = 2.0 # 时间步长。一般 1 到 3. 这个最好跑一下 NVE 系综，看一下总能是否守恒。ISMEAR = -1; SIGMA =

12、0.1 # -1 是电子费米达拉克占据，主要用来处理电子含温。LREAL = AISIF = 2 # 就算压力。NPACO = 200,APACO = 10 # 计算对关联分布的。具体可以看 manual，很简单。NELMIN = 6 # 电子最少的自恰步数，一般是 4 到 8。NBANDS = 700 # 能带数，这个最好自己设，否则容易出问题。LCHARG = F # 尽量不写 CHG，太占硬盘资源。TEBEG = 1000；TEEND=1000 # 初始温度和末态温度，默认是两者相当，所以一般设 TEBEG 就可以。#-END-PREC 一般也不用设，默认即可。ENCUT 会等于 ENM

13、AX。我能想起来的参数就这些，有问题可以直接问我。因为分子动力学是一个统计概念，当然原子越多越好的。所以我认为最少也得算 100 个原子。一般 100 个原子的话，k 点用一个就可以。注意的是在分子动力学里，PSTRESS 是没有的用的。因为没有 NPH 或 NPT系综。再有分子动力学常用的几个概念就是，对关联函数，这个实验可测。写在 PCDAT 里。速度自关联函数，这个可以自己看一下公式，很简单，可以自己写程序做。做分子动力学最好用 vasp5，因为很多参数都不用测了，4.6 好像还得测，否则慢。还有实际 vasp 在输出温度是需要修正的，这个可以看看 manual，很简单，如果原子数多的话

14、可以不修正。还有压力也需要修正，但通常影响不大，可以直接用 vasp 的。youzhizhe(金币+1): 谢谢分享。如果是转载，请注明转载地址。 2011-08-13 09:53:45cenwanglai: 这个是goldfish专家的帖子 2011-11-17 22:13:23很长一段时间以来，一直有人在问BOMD与CPMD究竟有什么不同？这里我就简单说一些二者的区别。实际上，我想大部分人理解和接触的第一原理分子动力学方法以CPMD居多。CPMD，就是Car和Parrinello两个人作出的基于密度泛函的分子动力学方法，其特点是在引入电子虚拟质量，将电子运动耦合到了运动方程中，每一步分子动

15、力学计算后，对电子结构的计算就不再需要自洽场迭代这一过程，因此可以大大节省计算资源，在计算机还不是那么好的80，90年代是弥足珍贵的。CPMD的建立开创了第一原理分子动力学方法的新时代，使其真正开始了实用化进程。而BOMD，顾名思义，就是Born-Oppenheimer分子动力学。Born-Oppenheimer近似，也就是绝热近似，指的是将电子和离子的求解分离开来，只处理离子的动力学部分，而认为电子可以快速跟上电子的运动。其特点是每一步分子动力学计算之后都需要对电子结构进行自洽场迭代，使电子达到基态。正式由于这个自洽场迭代过程需要的计算量巨大，致使其一直没有达到广泛运用，直到90年代中后期，

16、计算机技术的发展，才使BOMD开始逐步被人们重视。CPMD和BOMD各有优劣。CPMD虽然计算速度更快，不需要进行自洽场迭代计算，计算量小，但是由于计算中并没有使体系真正达到基态，而只是尽量靠近基态，因此其准确性对电子的虚拟质量这个参数的选取依赖程度很大，一旦计算参数不对，得到的体系很可能远远偏离真实的势能面，得不到正确的动力学轨迹。同时，为了保证其尽量靠近基态，分子动力学时间步长一般选得较小。而BOMD虽然计算量大，但是由于每一步都保证系统达到基态，因此其分子动力学步长可以取得较大，一般1fs到5fs都有可能。综合来说，如果能结合二者的优势，第一原理分子动力学计算效率将大大提高，这也成为近年

17、来其发展的重要方向。偶曾经用CASTEP的MD算了一个晶格的结构相变问题，目前打算把手上那个表面的东西搞完后就做点QMD的东西。现在偶每天除了看点文献外就是马丁的Electronic Structure和Ab Initio Molecular Dynamics: Basic Theory and Advanced Methods两本书对比看，感触颇多啊！SMASS =1,2,3 虽说都是NVT 系统，但是，还是有区别的，SMASS 是控制温度震荡的频率的。要选择合适的值，以防止Nose-热浴和离子的运动脱耦，导致非正则的系宗。这是我以前模拟退火的一个例子SYSTEM = TiNiENCUT =

18、 550ISTART = 0;ICHARG = 2ISMEAR = -5VOSKOWN = 1NSW =500; IBRION =0SMASS =-1ISIF =0 ; POTIM =0.2NWRITE =1ISYM =0TEBEG =500 ;TEEND =0IWAVPR = 2PREC = Accurate一般做分子动力学的时候都需要较多原子，一般都超过100个。当原子数多的时候，k点实际就需要较少了。有的时候用一个k点就行，不过这都需要严格的测试。通常超过200个原子的时候，用一个k点，即Gamma点就可以了。INCAR：EDIFF 一般来说，用1E-4 或者1E-5都可以，这个参数只是

19、对第一个离子步的自洽影响大一些，对于长时间的分子动力学的模拟，精度小一点也无所谓，但不能太小。IBRION=0 分子动力学模拟IALGO=48 一般用48，对于原子数较多，这个优化方式较好。NSW=1000 多少个时间步长。POTIM=3时间步长,单位fs, 通常1到3.ISIF=2计算外界的压力.NBLOCK= 1多少个时间步长，写一次CONTCAR，CHG和CHGCAR，PCDAT.KBLOCK=50 NBLOCK*KBLOCK 个步长写一次 XDATCAR.ISMEAR=-1费米迪拉克分布.SIGMA =0.05 单位:电子伏NELMIN=8一般用6到8, 最小的电子scf数.太少的话,

20、收敛的不好.LREAL=AAPACO=10 径向分布函数距离, 单位是埃.NPACO=200径向分布函数插的点数.LCHARG=F 尽量不写电荷密度,否则CHG文件太大.TEBEG=300初始温度.TEEND=300 终态温度。 不设的话，等于TEBEG.SMASS -3NVE ensemble;-1 用来做模拟退火。大于0 NVT 系综。SMASS=1,2,3 是没有区别的。都是NVT ensemble。SMASS只要是大于0就是NVT系综。学习了，但是要指出你的一点小错误。NBLOCK= 1指的是多少个离子步（时间步长只是对于MD而言，对于其它的计算，NBLOCK也是起控制作用的）写一次X

21、DATCARKBLOCK=50 NBLOCK*KBLOCK 个离子步写一次PCDAT.CONTCAR是每个离子步之后都会写出来的，但是会用新的把老的覆盖CHG是在每10个离子步写一次，不会覆盖CHGCAR是在任务正常结束之后才写的。在vasp的说明书中关于模拟退火有这么一段话：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.我想知道这个POMASS是不是真的可以随便改，比如我想算H在Fe里的扩散，我把H的POMASS设置成和Fe的一样行不行？谢谢！看了各位的回复让我壮了胆子试了一试，果然对能量没什么影响，计算效率稍有提高。得到的启示是：以后还是不要去钻研这种小东西，多花些时间在设计模型上才是正道！谢谢各位！这个是降温的 退火还需要 平衡一段时间 把SMASS设置为大于0然后把始末温度都设置成 你要的温度可否把退火的步骤写下来？我只前做过退火，可后来发现这个算法不适合我做的题目。曾经在一片PRB上看到有人是这样做的：1.在T=2000K平衡一段时间（比如2ps)2.在T=2000 -T=1500K降温3.在T=1500K平衡一段时间（比如2ps)4.然后在降温.这在模拟固液相变的时候很成功。但是对于固体-固体相变是否合适不清楚，但是也有人做过。思路是这样的：通过不断升温-降温-升温-降温.直到找到一种新的结构为止。理论上来说，通过模拟退火是可以完全找到一种物