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qphll

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[交流] 【讨论】关于小分子在表面的分解反应, general问题

一直有些糊涂的一个问题,问出来好多人估计都捧着牙齿笑了.

拿我自己做的体系来讨论: graphene中间挖掉一个孔,造出来一个single vacancy, 然后看看H2O在那里的分解.

按照我的理解,这个过程是一个吸附(化学吸附),反应,然后再脱附的过程. 我感兴趣的,不仅仅是反应是怎样的,当然,事实上我也不知道; 我还想知道如果有反应,那么reaction pathway是怎样的,然后反应的速率估算一下啥的.

好,我开始干活了: 整个PBC盒子,将graphene和一个H2O放入, 初始的时候H2O垂直放置于vacancy的上方, 距离2.5A处, 然后 wavefunction optimization,然后接着geometry optimization.

好,现象来了: 在准备初始盒子的时候, H2O的构型不同, H2O离开vacancy的距离不同, geometry optimization后的构型也会不同. 有几个job最后的结果到确实是H2O分解来了: OH通过O和某个vacancy那圈的某C成键了, 另外的一个H和vacancy那圈的另外某个C成键了.

好,问题来了:
(1) 我怎么能找到所有可能的H2O的分解反应,及其产物?
(2) 如果初始的时候,H2O放置的位置离开表面比较远,那么最终geometry optimization以后的结构,H2O还是'飘荡'在表面上方,我理解为物理吸附(H2O-表面的距离>4A). 我可以将这个'物理吸附'的结构理解为稳定的initial structure, 那么我的finial结构应该是什么? 是不是那种H2O分解( OH通过O和某个vacancy那圈的某C成键了, 另外的一个H和vacancy那圈的另外某个C成键)的结构,可以理解为finial 结构? 或者说其实这个也只是一个stable intermediate?

还是说,我要将finial结构假象出来: H2O最终分解, O填补到vacancy位置上去,然后H2游离,离开表面? 因此呢, 我需要准备一个初始结构(将O原子放置在vacancy中间, 一个H2分子垂直放置与vacancy上方, 3A左右), 然后将这个初始结构 wavefunction optimization,然后接着geometry optimization,得到的稳定构型作为finial structure?

CPMD里面的Laio-Parrinello metadynamics似乎说是能帮助找stable intermediate. 最终的反应完成的结构,应该也是可以理解为某个特殊的stable intermediate, 那么是不是我就不用担心最终反应会怎样, 只要将初始的结构准备好,然后通过metadynamics就能帮我将所有stable intermedia全部找到(包括最终的结构)?

我的问题其实说白了就是这个: 怎样在不知道反应是不是可能进行,反应怎样进行的情况之下, 由初始结构, 找到最终的结构和所有的stable intermediate?

pwscf里面的NEB方法是可以用来计算reaction pathway的, 是不是也是可以用来完成寻找stable intermedia的任务?

请用过metadynamics和NEB的,走过路过,留下些指点.
请做表面反应的大家,一起讨论讨论.

多谢.

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