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zdhlover

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[资源] 【转帖】用VASP计算氢分子的能量

[分享] 用VASP计算氢分子的能量
氢气分子的解离能，也就是结合能,根据资料中给出的是约4.48eV。(G. Kresse & J. Hafner, Surface Sci. 459 (2000) 287)

  为此，首先要计算一个氢气分子的孤立能量，再减去两个孤立氢原子能量，将得到氢气分子的结合能。

  先计算单个原子能量，选取PAW_PBE文件夹下的H下面的POTCAR
  用到的其他输入文件如下：
  INCAR:
  SYSTEM = H atom in a box
  ISMEAR = 0 ! Gaussian smearing
  SIGMA = 0.01
  ENCUT = 350.0

  KPOINTS:
  Automatic mesh
0
Monkhorst Pack
1 1 1
0. 0. 0.

  POSCAR:
  H atom in a box
  1.0 ! universal scaling parameters
  7.0 0.0 0.0 ! lattice vector a(1)
  0.0 8.0 0.0 ! lattice vector a(2)
  0.0 0.0 9.0 ! lattice vector a(3)
  1 ! number of atoms
  cart ! positions in cartesian coordinates
  0 0 0

  用上述文件计算得到 TOTEN(H) = +0.000854eV (H atom)，用PAW_GGA得到类似结果。

  然后计算氢分子能量，用类似的输入文件：
  INCAR:
  SYSTEM = H2 dimer in a box
  ISMEAR = 0 ! Gaussian smearing
  NSW = 5 ! 5 ionic steps
  IBRION = 2 ! use the conjugate gradient algorithm
  ENCUT = 350.0
  POTIM = 0.1

  KPOINTS:
  Automatic mesh
0
Monkhorst Pack
1 1 1
0. 0. 0.

  POSCAR:
  H2 molecule in a box
  1.0 ! universal scaling parameters
  8.0 0.0 0.0 ! lattice vector a(1)
  0.0 8.0 0.0 ! lattice vector a(2)
  0.0 0.0 8.0 ! lattice vector a(3)
  2 ! number of atoms
  cart ! positions in cartesian coordinates
  0 0 0 ! first atom
  0 0 0.5 ! second atom

  根据定义，E=-(TOTEN(H2)-2*TOTEN(H)) = 6.68eV，键长 = 0.75102 A。比文献中的结合能大了不少。出现上述结果的原因是在计算单个H原子能量的时候没有指定基态为spin polarized state。为了得到正确的解离能，计算单个H原子能量的时候需要指定ISPIN=2。加上以上的tag后，TOTEN(H atom [spin-polarized])=-1.10351 eV，用公式重新计算解离能：

  E_binding=-(TOTEN(H2)-2*TOTEN(H [spin-polarized ])) = 4.48eV

  和文献吻合。另外，文献[G.Kresse, PRB 62, 8295 (2000)]中详细讨论了氢分子的解离能的计算方法和结果。

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