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zdhlover

荣誉版主 (职业作家)

[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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1楼 2009-06-26 20:34:05
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fangyongxinxi

新虫 (正式写手)
★
sunyang1988(金币+1): 谢谢交流 2011-03-19 17:14:31
引用回帖:
Originally posted by fangyongxinxi at 2011-03-19 16:49:55:
自己尝试了其他软件对h原子的计算，同时还有两个问题：
1.为什么vasp计算的氢原子能量不是-13.6ev
2.楼主文中氢原子能量包含哪几部分（为什么得到了楼主的结果），比如electron kinetic energy, elecrostatic ...

比如我用ATK计算氢原子能量
：动能，12.76ev
静电能， -17.9085ev
Exc -7.13ev

E total = -12.28
和-13.6还是比较接近的。
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4楼2011-03-19 16:51:32
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fangyongxinxi

新虫 (正式写手)
★
sunyang1988(金币+1): 谢谢交流 2011-03-19 17:14:14
引用回帖:
Originally posted by zdhlover at 2009-06-26 20:34:05:
[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 ...

请问楼主，一个氢分子的能量不是 -13.6ev吗？
为什么是你问中说的那个数字？
我对vasp不了解。
赞一下(1人) 回复此楼
2楼2011-03-19 16:24:53
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fangyongxinxi

新虫 (正式写手)
★
sunyang1988(金币+1): 谢谢交流 2011-03-19 17:14:24
引用回帖:
Originally posted by zdhlover at 2009-06-26 20:34:05:
[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 ...

自己尝试了其他软件对h原子的计算，同时还有两个问题：
1.为什么vasp计算的氢原子能量不是-13.6ev
2.楼主文中氢原子能量包含哪几部分（为什么得到了楼主的结果），比如electron kinetic energy, elecrostatic E, Exc 等等。
我的理解是氢原子能量就是上面我说的三项能量之和，不知道楼主文中的能量具体是什么。谢谢
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3楼2011-03-19 16:49:55
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why520

新虫 (初入文坛)
★
sunyang1988(金币+1): 谢谢指点 2011-03-26 20:36:16
引用回帖:
Originally posted by fangyongxinxi at 2011-03-19 16:24:53:
请问楼主，一个氢分子的能量不是 -13.6ev吗？
为什么是你问中说的那个数字？
我对vasp不了解。

-13.6 eV应该是指氢原子基态的能量，而不是指一个氢分子的能量
赞一下(1人) 回复此楼
5楼2011-03-26 14:56:45
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