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晶胞中异族原子的替换已有1人参与
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Materials studio 中设置晶胞中替换都是原子替换，那么异族的原子之间价电子不同，替换之后整个体系的价电子可能有变化，会不会导致体系带电荷？并且，我有点不理解，实际过程中的替换都是离子替换，比如：Al3+被Mg2+替换，替换后，整个体系是显负价的，需要正电荷离子来平衡。但建模的过程中因为是原子替换，则Al被Mg替换，替换前后，整个体系价电子数反而减少了，体系应该是带正电，那么问题到底出在哪里？是我理解错了吗？怎么建立跟实际相同的模型呢？ |
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 第一性原理计算-tg | VASP第一性原理计算 |
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缘木得猫(漫天飘雪代发): 金币+5, 谢谢交流 2016-12-14 22:09:30
缘木得猫(漫天飘雪代发): 金币+5, 谢谢交流 2016-12-14 22:09:30
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但建模的过程中因为是原子替换，则Al被Mg替换，替换前后，整个体系价电子数反而减少了，体系应该是带正电，那么问题到底出在哪里？是我理解错了吗？ 你的問題裡面有一個問題，很重要的問題 以你的例子?碚f， Al 被 Mg 替換 是整個系統所有的 Al 全被 Mg 替換? 還是整個系統中單一顆 (或 n 顆) Al 被 Mg 替換? 後者的話，那你的理解就沒問題 整個系統的其中一個 Al (13 個價電子) 若是被 Mg (12 個價電子) 替換 那系統就會帶 +1 電荷 (少一個價電子) 若是前者 比方 graphene，unit cell 中會有兩顆 C (4個價電子) 其中一顆 C 若是被 N (5個價電子) 取代 那形成的材料叫 CN (carbon nitride) 或是 CN 的 C 被 B 取代 那形成了 BN (boron nitride) 這樣?K不會出現 帶電的問題 因為它會形成不同的結構，是不同的材料 |
2楼2016-12-14 21:06:50
【答案】应助回帖
感谢参与，应助指数 +1
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你問的問題~ 層次有點複雜 1. 目前 DFT 計算， 系統"一定一定一定" 只能在 neutral 的狀態 任何帶正負電的情況是無法直接計算 所以當改變 NELECT 使的系統帶正點或負電時 計算軟體 (VASP, QE, CASTEP ...) 會自動在 "背景" 加入一個 假的 反向電荷 使的整個系統還是處在 neutral 狀態 如此一?碛嬎悴拍苓M行下去 這是技術層面的事 2. 要注意，我第一點講的 "neutral" 是針對你計算所用的價電子去考慮 ?K非針對"物理" 也就是說~ 如果你計算系統中有一顆 Mg(價電子2顆) 和一顆 O (價電子6顆) 那系統總電子數為 8 的時候，在計算中系統就是處於 neutral 若計算系統有一顆 Al (價電子3顆) 和一顆 O (價電子6顆) 那系統總電子數為 9 的時候，在計算中系統就是處於 neutral 也就是~總點子數不變 (POTCAR) 時，系統就是處於 neutral 回到你的問題 但是还是有问题，实际过程中是Al3+被Mg2+替换，导致体系带负电荷 > 替換後，對計算?碚f，系統還是 neutral，因為你沒有手動去改變總電子數 系統帶負電是 "物理上"，整個系統多了一顆價電子，所以是系統帶負電 我可不可以在用Al原子被Mg替换之后，设置NELECT=中性价电子+1来使得整个体系显负电来与实际匹配呢？ > 要看你的 "目地" 是什麼 反覆看了很多次你寫的內容 我猜，你想講的是 "Al3+ 被 Mg2+ 取代" ~ 這個是你指的 "实际" 但你不想這麼做，你想要: "所以，我干脆设置NELECT=中性价电子+1，然后再在真空层加1个带正电荷阳离子，这样整个体系也电荷平衡了。" 用上面的動作，?砣〈� "Al3+ 被 Mg2+ 取代" 的動作 我這樣講，正確嗎? 不過~讀到這，產生了一個疑問 什麼叫做 "在真空层加1个带正电荷阳离子" 這..... DFT 軟體裡，有人能辦到嗎? |
» 本帖已获得的红花（最新10朵）
6楼2016-12-15 16:54:28
【答案】应助回帖
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直接在castep中选中原子后，选择properties-charge可以设置原子带电荷，设置某个原子为1，然后导出成POSCAR，用vasp静态计算后，grep ‘NELECT' OUTCAR，之后发现价电子数的确减少了。或者建立个晶胞，中间放入原子，设置charge按钮，改变设置为1，计算，得到的结果中，布居显示，该原子是带正电荷，然后复制这个原子，粘贴到超胞真空层中。我个人觉得这两种方法都是可行的。 > 你講得兩種方法，都是?� CASTEP 設定後，導出成 POSCAR POSCAR ?K不能儲存是否帶電荷這件事 POSCAR 內只有 "原子資�?"，沒有 "帶不帶電" 帶不帶電在 VASP 計算，是透過 INCAR 去調整 CASTEP 我不知道他能不能設定 "一顆原子帶電" 但我肯定 VASP 只能設定 "系統有沒有帶電荷" 但沒有辦法 "指定" 某一顆原子帶電 如果 VASP 可以，煩請告訴我，我也很想做這樣的事 但是建模的过程中，我们替换都是在castep中直接选择原子，然后modify element，原子替换，则Al被Mg替换之后，体系反而价电子减少，比如价电子由200变为199 > 這是因為你先入為主的定義了 200 是 neutral 那 199 當然就是叫做 "減少"，系統帶一個正電 這樣的思考方式?K不恰當 比方你拿了十顆價電子為 10 的某某原子做計算 總系統電子為 100，所以電子為 100 的情況就是 neutral 如果你是拿九顆價電子為 10 的某A原子，然後加上一顆價電子為 9 的某B原子 那這樣的系統 10A+9B=99 個電子，也是叫做 neutral 在 VASP 計算中，你必須要把 100 顆 價電子為 10 的系統 在 INCAR 中改變 NELECT，這樣系統才叫做 "帶電" 才會有我之前說的，軟體會自動在背景中加入一個假電荷，使系統仍然是呈現 neutral 同樣的情況也是在 10A+9B=99 的系統 這樣的系統 NELECT 如果等於 99，就是 neutral 不為 99 就是有帶電 看了您的回答了，我有点懵了。意思是不管怎么替代，不设置NELECT，系统是neutral状态，可以计算。设置NELECT，系统在背景加入假反向电荷，系统还是neutral状态。这样，就可以计算。那怎么考虑物理上的问题，我要怎么做才能达到符合实际情况呢？或者根本达不到实际情况？有点没理解您的意思。 > 是的 只要不去動 NELECT，那系統永遠都是 neutral 不管是怎樣的系統，都是 neutral neutral 指得是，總電子數為個別元素價電子總合 個別元素價電子數是?� POTCAR 裡取得 有阳离子吸附在晶体表面的正常现象 > ?哪愕奈闹锌吹竭@句 這表示你現在想做的就是 晶體表面有一個陽離子吸附的研究，對嗎? 楊離子表示 "失去一個電子" 那你只要把晶體表面結構拿出?� INCAR 內改 NELECT = xxx 這個 xxx 數字，就是總電子數減一 這樣整個系統就是帶 +1 正電 就..... 這樣，沒了~ 沒辦法 "指定" 是那一顆原子帶正電 能做的只有 整個系統 帶正電 一般?碚f 失去電子的現象是會發生在 defect 也就是你吸附在表面的原子 這是自然會發生的事 我個人是有做 nitrogen-vacancy (NV) defect in diamond bulk 的研究 要研究 NV(-) 就是準備好 diamond bulk，裡面做好一個 NV defect INCAR 內改變 NELECT 使系統為 -1 NV(-) 自然就形成了 表面系統帶電荷這件事情~ 嘿嘿~ 會有問題出現喔 |
8楼2016-12-15 23:29:53
3楼2016-12-15 08:14:43
4楼2016-12-15 08:21:34
5楼2016-12-15 16:46:41
送红花一朵|
直接在castep中选中原子后，选择properties-charge可以设置原子带电荷，设置某个原子为1，然后导出成POSCAR，用vasp静态计算后，grep ‘NELECT' OUTCAR，之后发现价电子数的确减少了。或者建立个晶胞，中间放入原子，设置charge按钮，改变设置为1，计算，得到的结果中，布居显示，该原子是带正电荷，然后复制这个原子，粘贴到超胞真空层中。我个人觉得这两种方法都是可行的。 我开始的设想，我没表达清楚。开始要表达的意思是：实际晶体中，我们说替换都是离子替换，比如Al3+被Mg2+替换，替换后，体系带负电荷。但是建模的过程中，我们替换都是在castep中直接选择原子，然后modify element，原子替换，则Al被Mg替换之后，体系反而价电子减少，比如价电子由200变为199。我觉得，这不符合实际的情况，连体系正负电性都变了。所以，我觉得是否能够设置NELECT=200+1，这样体系相比于200的价电子体系，就是负的，这样就符合实际了，但时又会导致整个体系是呈负电的，为了平衡电荷，所以会添加个带正电荷的原子在真空层，这也是实际晶体离子替换后，有阳离子吸附在晶体表面的正常现象。 看了您的回答了，我有点懵了。意思是不管怎么替代，不设置NELECT，系统是neutral状态，可以计算。设置NELECT，系统在背景加入假反向电荷，系统还是neutral状态。这样，就可以计算。那怎么考虑物理上的问题，我要怎么做才能达到符合实际情况呢？或者根本达不到实际情况？有点没理解您的意思。 |
7楼2016-12-15 20:58:42
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首先，再次对您表示感谢，这么有耐心的回复我，看过您对其他人的回复也是有求必应，在小木虫里实在是难能可贵了。其次，我终于发现，我的问题出在哪里了。我现在明白了，其实是这样的，Al被Mg替换了，Mg跟Al相比少了一个价电子，要想成键必须从别的地方夺取一个电子，这时一个原子的吸附，就会导致该原子失去电子，变成阳离子，而Mg那里得到电子变成Mg-，这时候整个体系还是中性的。不是设置成阳离子吸附在带电子表面，而是结果是得失电子后，变成了阳离子吸附在带电子表面了。。我曾经就是这么想的，但是这次还是被我自己给绕进去了。。 至于说的，设置原子带电的事，我也知道了POSCAR本来就只有原子位置和晶格参数，但有天自己在castep中试了下，设置原子带正电荷，不知道为什么直接用vasp静态计算后，得到的总价电子数会减少，，现在想起来，的确有点诡异了。 |
9楼2016-12-16 13:10:12
【答案】应助回帖
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首先，再次对您表示感谢，这么有耐心的回复我，看过您对其他人的回复也是有求必应，在小木虫里实在是难能可贵了。 > 有人能討論研究相關的東西是很珍貴的，我是很珍惜這種機會~ 呵 其次，我终于发现，我的问题出在哪里了。我现在明白了，其实是这样的，Al被Mg替换了，Mg跟Al相比少了一个价电子，要想成键必须从别的地方夺取一个电子，这时一个原子的吸附，就会导致该原子失去电子，变成阳离子，而Mg那里得到电子变成Mg-，这时候整个体系还是中性的。不是设置成阳离子吸附在带电子表面，而是结果是得失电子后，变成了阳离子吸附在带电子表面了。。我曾经就是这么想的，但是这次还是被我自己给绕进去了。。 > 的確，這樣的情況是會發生 不過我有一點好奇~ 你是如何知道表面吸附原子失去了一顆電子? ?� OUTCAR 得知? (透過 LORBIT >= 10) 做 Bader charge analysis ? 或.... ?? 至于说的，设置原子带电的事，我也知道了POSCAR本来就只有原子位置和晶格参数，但有天自己在castep中试了下，设置原子带正电荷，不知道为什么直接用vasp静态计算后，得到的总价电子数会减少，，现在想起来，的确有点诡异了。 > 手誤或眼花吧，這種事是常發生的~ 我懂我懂 在長時間工作下很容易發生這樣的事情 |
10楼2016-12-16 16:29:44