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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 » QE(Pwscf) » 【求助】VASP上的模拟转到pwscf上
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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enola

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[交流] 【求助】VASP上的模拟转到pwscf上 已有5人参与

刚刚在网上看到VASP中计算氢气有关的，如下：

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。

原文地址 http://new.quantumchemistry.net/ ... ple/200512/259.html

我就想能不能用pwscf来验证下，可是对VASP不熟，遇到了几个问题：
1。“  1.0 ! universal scaling parameters。。。  cart ! positions in cartesian coordinates”坐标单位，vasp的坐标但为在pwscf里是alat，bohr，还是angstrom。
2。博文结尾说“键长 = 0.75102 A”， 这是它优化后的结果，还是怎么得到的呢？（未见它有优化过程，输入也没有）
我的pwscf输入：
&CONTROL
  calculation  = "scf",
  prefix       = "H2",
  pseudo_dir   = "/home/enola/pwscf/espresso-3.2.3/pseudo",
  outdir       = "/home/enola/tmp",
/
&SYSTEM
  ibrav     = 0,
  nat       = 2,
  ntyp      = 1,
  ecutwfc   = 34.D0,
  ecutrho   = 150.D0,
occupations='smearing', smearing='gaussian', degauss=0.01
/
&ELECTRONS
  conv_thr    = 1.D-7,
  mixing_beta = 0.7D0,
/
&IONS
  pot_extrapolation = "second_order",
  wfc_extrapolation = "second_order",
/
CELL_PARAMETERS cubic
8.0  0.0  0.0
0.0  8.0  0.0
0.0  0.0  8.0
ATOMIC_SPECIES
H  1.00  H.vbc.UPF
ATOMIC_POSITIONS {bohr}
H  0.0  0.0  0.0
H  0.0  0.0  0.5
K_POINTS {Gamma}

发现氢气的键长只有0.5a.u，不对阿，计算出的总能量是－0.8046Ry,高拉不少。
goldenfisher老师，还有版主，其他pwscf高手帮我看看，谢谢。
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timeflies..
1楼 2010-04-14 17:08:08
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xirainbow

木虫 (正式写手)
★ ★
hometownlove(金币+2):谢谢交流 2010-04-14 19:57
enola(金币+2): 2010-04-15 08:37
《发现氢气的键长只有0.5a.u，》
你的输入结构中就是0.5
《ATOMIC_POSITIONS {bohr} H  0.0  0.0  0.0 H  0.0  0.0  0.5》
输出当然是0.5

你的pwscf是要优化两个氢分子见的距离么？
calculation  = "scf",
如果是这样，应该是calculation  = "relax",
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2楼2010-04-14 17:24:17
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watermall

金虫 (小有名气)
★
hometownlove(金币+1):谢谢交流 2010-04-14 19:57
enola(金币+2): 2010-04-15 08:37
引用回帖:
Originally posted by xirainbow at 2010-04-14 17:24:17:
《发现氢气的键长只有0.5a.u，》
你的输入结构中就是0.5
《ATOMIC_POSITIONS {bohr} H  0.0  0.0  0.0 H  0.0  0.0  0.5》
输出当然是0.5

你的pwscf是要优化两个氢分子见的距离么？
calculation  = " ...

我觉得用relax也不一定好
就2个原子的分子来说，我觉得用设置H和H的不同距离，scf计算能量，然后做一个能量vs键长的曲线就可以了
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3楼2010-04-14 19:05:23
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goldenfisher

金虫 (著名写手)
★ ★
enola(金币+5): 2010-04-15 08:37
gavinliu7390(金币+2):谢谢参与！ 2010-04-15 21:46
画出的能量曲线应该和用relax得到的结果差不多。
建议你用calculation='relax'算一下H的键长，可以参考example03（好像是）。H的赝势这里用paw形式的可能会准确一点。另外，你的晶胞有点小，你可以验证一下其对能量的影响。
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4楼2010-04-14 20:16:01
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enola

捐助贵宾 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by goldenfisher at 2010-04-14 20:16:01:
画出的能量曲线应该和用relax得到的结果差不多。
建议你用calculation='relax'算一下H的键长，可以参考example03（好像是）。H的赝势这里用paw形式的可能会准确一点。另外，你的晶胞有点小，你可以验证一下其对能 ...

goledenfisher老师，我优化过了，结果是和vasp的相差无几，然后我的修改scf的坐标，做了计算，输入文件如下：
&CONTROL
  calculation  = "scf",
  prefix       = "H2",
  pseudo_dir   = "/home/enola/pwscf/espresso-3.2.3/pseudo",
  outdir       = "/home/enola/tmp",
/
&SYSTEM
  ibrav     = 0,
  nat       = 2,
  ntyp      = 1,
  ecutwfc   = 50.D0,
  ecutrho   = 250.D0,
occupations='smearing', smearing='gaussian', degauss=0.01
/
&ELECTRONS
  conv_thr    = 1.D-7,
  mixing_beta = 0.7D0,
/
&IONS
  pot_extrapolation = "second_order",
  wfc_extrapolation = "second_order",
/
CELL_PARAMETERS cubic
20.0  0.0   0.0
0.0   20.0  0.0
0.0   0.0   20.0
ATOMIC_SPECIES
H  1.00  H.pw91.UPF
ATOMIC_POSITIONS {angstrom}
H        0.000000000   0.000000000   0.000
H        0.000000000   0.000000000   0.766694
K_POINTS {Gamma}
H2的scf结果如下：
!    total energy              =    -2.33787797 Ry
     Harris-Foulkes estimate   =    -2.33787788 Ry
     estimated scf accuracy    <     0.00000001 Ry

     The total energy is the sum of the following terms:

     one-electron contribution =    -3.81054122 Ry
     hartree contribution      =     2.03175374 Ry
     xc contribution           =    -1.37315174 Ry
     ewald contribution        =     0.81406126 Ry
     smearing contrib. (-TS)   =    -0.00000000 Ry

     convergence has been achieved

单个H分子的结果如下（未考虑spin polarized state）：
!    total energy              =    -0.92539671 Ry
     Harris-Foulkes estimate   =    -0.92539495 Ry
     estimated scf accuracy    <     0.00000003 Ry

     The total energy is the sum of the following terms:

     one-electron contribution =    -0.71244661 Ry
     hartree contribution      =     0.43951089 Ry
     xc contribution           =    -0.50495422 Ry
     ewald contribution        =    -0.14186487 Ry
     smearing contrib. (-TS)   =    -0.00564190 Ry

     convergence has been achieved
我感觉不对的是这个总能量怎么那么大？H2是－2.33Ry,单个原子是－0.925Ry,很是吓人阿。再次麻烦你拉。
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timeflies..
5楼2010-04-15 14:46:41
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enola

捐助贵宾 (正式写手)

这个是算有1个氢原子。

而这个H2模型里，总共有2个原子

[ Last edited by enola on 2010-4-15 at 15:34 ]
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timeflies..
6楼2010-04-15 15:10:20
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enola

捐助贵宾 (正式写手)
哎，终于算对了，感谢goldenfisher老师，还有严格的watermall老师，还有xirainbow老师的帮组阿。
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timeflies..
7楼2010-04-15 15:37:04
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goldenfisher

金虫 (著名写手)
嗬嗬，自己动手丰衣足食啊。
算不对肯定是因为你的参数问题。恭喜
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8楼2010-04-16 00:15:49
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hchfox

木虫 (正式写手)
calculation  = "scf",  ---> "relax"
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9楼2010-04-16 08:32:37
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enola

捐助贵宾 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by goldenfisher at 2010-04-16 00:15:49:
嗬嗬，自己动手丰衣足食啊。
算不对肯定是因为你的参数问题。恭喜

不过还是有疑问，我算的的一个氢气分子能量是-2.33Ry，是不是有点高啊！？
人家网上给出的用VASP算没那么高的。goldenfisher老师，你觉得是怎么样的呢？
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timeflies..
10楼2010-04-16 23:44:13
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