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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 第一性原理 » MS » 【求助】表面能计算值为负？
北京石油化工学院2026年研究生招生接收调剂公告
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宏hong

木虫 (正式写手)

[交流] 【求助】表面能计算值为负？

我正在用Dmol3做一个氧化物的表面能，采用表面2层驰豫，
     5层结构优化后得出的total energy为-18795.187382Ha，
     3层结构优化后得出的total energy为-12429.5106102Ha，
我采用的公式如下：
                 S=[E（n）-n*Ub]/2A
                 Ub=[U（n）-U（n-2）]/2
算出的Ub=-3182.838385Ha
带入S公式，则得出E（n）-n*Ub=-18795.187382Ha-（-3182.838385Ha）*5=      -2880.995455
     很显然，算出来的结果是负的，有没有哪位大侠有相关经验的，或者知道哪错的？十分感谢了
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1楼 2010-01-28 09:45:06
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lfhuang

木虫 (著名写手)
★ ★ ★
宏hong(金币+2):谢谢 2010-01-28 10:08
ice_rain(金币+1):谢谢讨论交流 2010-01-29 20:09
S,E(n),U(n),Ub,A都是什么？考虑全表面的自能了吗？
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先进使役材料计算（https://aidme.nimte.ac.cn）
2楼2010-01-28 10:04:28
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宏hong

木虫 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by lfhuang at 2010-01-28 10:04:28:
S,E(n),U(n),Ub,A都是什么？考虑全表面的自能了吗？

S是表面能，E(n)是结构优化后从out文件中找到的total energy，Ub如题中的公式，A是表面的面积。（这是我的理解）
我不知道你指的全表面的自能是指什么？因为我看文献中计算表面能时，采用的也是这个公式。
十分感谢了
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3楼2010-01-28 10:08:24
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hgye

金虫 (小有名气)
宏hong(金币+5): 2010-01-28 18:09
宏hong(金币+1):我试一下，谢谢 2010-01-28 18:11
aylayl08(金币+1):谢谢讨论 2010-01-28 19:04
原因可能是你的层数太少，计算出的Ub不准。特别是三层的模型不够,导致E（3）偏大(绝对值小），Ub的绝对值太大。
另外表面能的计算可以不这样求Ub, 直接用具有相同原子数的体材能量代替，更多的人应该是这样计算的，比你的方法计算量小，不用计算两个表面模型。你可以先这样检验一下你的结果。
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4楼2010-01-28 17:45:52
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宏hong

木虫 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by hgye at 2010-01-28 17:45:52:
原因可能是你的层数太少，计算出的Ub不准。特别是三层的模型不够,导致E（3）偏大(绝对值小），Ub的绝对值太大。
另外表面能的计算可以不这样求Ub, 直接用具有相同原子数的体材能量代替，更多的人应该是这样计算的 ...

恩，你说的应该是这个公式吧：
    构造一个slab，假设n个原子，计算它的能量E（n），同时计算该材料块体时单个原子对应的能量E'，表面能为
                  S＝（E（n）－n×Ebulk）/2s,
                  s为slab一面的面积。
     按照这个公式，Ebulk为体相能量，即从自带的structure文件中导入优化单胞后得到的数值，为Ebulk=-6365.716872Ha，其中单胞含有8个原子，切面五层超晶胞结构优化后含20个原子，5层结构优化后得出的total energy为E=-18795.187382Ha，带入公式如下：
   S=-18795.187382+（20/8）*6265.716872..........
    后面的我就不写了（不好写...），这样计算公式括号内的减法部分还是负值（-3130.8952），请问我这样计算错在哪儿了？是不是我对这个公式的理解错了？
    十分感谢！
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5楼2010-01-28 20:30:45
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lfhuang

木虫 (著名写手)
宏hong(金币+3): 2010-01-29 09:33
S＝（E（n）－n×Ebulk）/2s
S=-18795.187382+（20/8）*6265.716872
为什么n×Ebulk要除以8，而E(n)没有？
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先进使役材料计算（https://aidme.nimte.ac.cn）
6楼2010-01-28 20:54:18
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lfhuang

木虫 (著名写手)
★ ★ ★
aylayl08(金币+3):谢谢提示 2010-01-29 09:12
宏hong(金币+2):谢谢兄台 2010-01-29 09:40
引用回帖:
Originally posted by 宏hong at 2010-01-28 10:08:24:

我不知道你指的全表面的自能是指什么？
  ...

单个原子都是有能量值的，较大SLAB和较小slab相比较时，应该还要考虑（大slab原子数目-小slab原子数目）个孤立原子的能量总合，不知道您考虑“全”了没有?
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先进使役材料计算（https://aidme.nimte.ac.cn）
7楼2010-01-28 21:00:49
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acridine

木虫 (正式写手)
★ ★ ★
aylayl08(金币+3):谢谢兄台指点 2010-01-29 09:07
宏hong(金币+5): 2010-01-29 09:09
得到的数值这么大肯定是原子数目的问题了，我怀疑是不是你选择的表面模型不对，导致模型内的原子数与体材对应不上？
简单点说就是：你计算Eslab-n*Ebulk的时候，这个Eslab体系所含有的原子种类和数目是否等于n个bulk模型内的原子种类和数目？
注意原子种类也要一致，否则出现E("12个A原子+8个B原子" 的slab)-5*E("2个A原子+2个B原子" 的bulk) 这种减法，此时得到的结果是没有意义的。
原子种类和数目对应正确，仅仅原子之间结合有不同，是不会导致Eslab和n*Ebulk的总能产生如此大的差别的

[ Last edited by acridine on 2010-1-29 at 01:03 ]
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8楼2010-01-29 00:57:31
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宏hong

木虫 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by acridine at 2010-01-29 00:57:31:
得到的数值这么大肯定是原子数目的问题了，我怀疑是不是你选择的表面模型不对，导致模型内的原子数与体材对应不上？
简单点说就是：你计算Eslab-n*Ebulk的时候，这个Eslab体系所含有的原子种类和数目是否等于n个 ...

恩，你说的很对，原子种类确实不一样。出现了E("12个A原子+8个B原子" 的slab)-5*E("4个A原子+4个B原子" 的bulk) 。（该化合物分子式为AB）。我切完表面，并构造超晶胞后，就为12+8了，那应该怎么改？

至于你说的原子数目不一致，这在我的计算中体现出来了，即
S=-18795.187382+（20/8）*6265.716872..........
中的（20/8）。
十分感谢！
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9楼2010-01-29 09:33:05
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宏hong

木虫 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by lfhuang at 2010-01-28 20:54:18:
S＝（E（n）－n×Ebulk）/2s
S=-18795.187382+（20/8）*6265.716872
为什么n×Ebulk要除以8，而E(n)没有？

因为公式中写到了”E'为该材料块体时单个原子对应的能量“，可能我没写清楚，
E'=Ebulk/8，而Ebulk为8个原子的“共同”能量，所以公式中除以8
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10楼2010-01-29 09:38:05
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