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fentuo1203

新虫 (初入文坛)

[交流] MS吸附能计算的问题

各位大神,本人用MS的CASTEP模块做吸附能计算,大概过程是:
1、根据FINDIT的数据构建的晶胞模型,没有做结构优化,因为优化后的参数跟实验值相差太大,所以没做优化
2、切面,选取的是(003)面,没有建立超晶胞,第一层和最低层原子是一样的。随后对该Slab进行了结构优化。计算了单点能。
3、计算了被吸附小分子的能量,直接建立分子结构优化后进行的单点能计算。
4、将优化后的小分子加到第二步优化后的Slab上,固定下面一半,上面一半弛豫。
定义吸附能=系统能量-之前单个的能量,根据这个计算得到的吸附能是正值,相当于该反应是吸热反应,这应该是不可能的。
备注:我计算的是NiCl2晶体表面的吸附。

请各位大神不吝赐教,本人感激不尽!
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掺杂计算

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月只蓝

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fentuo1203: 金币+10 2015-01-12 10:41:18
第一步存在问题,模拟计算一个很关键的问题就是:你如何证明,你选用的计算参数设置是合理的?如果不能解决这个问题,后续的吸附能计算结果的准确性也会受质疑。
一般说来,为了保证计算的可信,会采用做几何优化时的参数设置来做后续的计算。所以建议,几何优化这一步时调整计算参数(实际上这一块要做的工作很多,比如交换能相关函数、赝势、E-cutoff、k-points等参数的设置,这些都是CASTEP计算的最基础步骤),使得计算值和实验值相差<2%。
MATLAB、MS小问题、普通问题请发帖求助!时间精力有限,恕不接受无偿私信求助。
3楼2015-01-12 08:59:00
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4楼: Originally posted by fentuo1203 at 2015-01-12 12:58:27
版主您好,非常感谢您的指点,我对这些参数的设置也进行了一些尝试,但是得到的结果都有一个倾向,就是能量值上下波动,没有规律,所以也不收敛,我想知道产生这样的现象有哪些特定的原因。感谢!下面是其中一个优 ...

先换一下交换相关能,再增大E-cutoff、k-points的精度试试。
如果有相关文献,参照文献参数设置。
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5楼2015-01-12 13:30:33
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7楼: Originally posted by fentuo1203 at 2015-01-12 23:12:40
版主您好,按照您的方法增大了E-cutoff和k-points的精度,得到了一个结果如下图http://image.keyan.cc/data/bcs/2015/0112/bw199h2832932_1421075280_255.jpg
该计算结果收敛,但是怎么看都觉得有点不靠谱的样子。 ...

请先检查确认 你的晶体结构在MS中和实验值完全一致,主要检查空间群。
如果没问题,几何优化的时候,是要勾选cell的,就是优化晶格常数。
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8楼2015-01-13 08:32:37
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9楼: Originally posted by fentuo1203 at 2015-01-15 01:57:54
版主您好,还是麻烦您一下。在MS里构建的晶胞原胞参数与文献上的实验值是一致的。这两天按照您的方法,我用GGA和LDA的交换关联函数都试过了,而且E cut-off也从小到大设置了一遍,都提高到了750eV,同时对k-point各 ...

GGA函数族下面还有不少子选项,以我了解,PW91,PBE对于不同的体系,往往精度不同。不知道,你采用的是哪种GGA函数?
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11楼2015-01-15 08:51:44
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13楼: Originally posted by fentuo1203 at 2015-01-15 10:29:44
我采用的是PBE,试了一下PW91,感觉相差更大。还有就是,用GGA优化过后,晶胞参数与实验值误差太大...

可否把你MS中晶体 Properties 的子选项 Lattice 3D 截个图
同时 把该晶体的结构数据 贴上来。
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15楼2015-01-15 11:10:10
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16楼: Originally posted by fentuo1203 at 2015-01-15 13:28:01
可以的,感谢版主!
http://image.keyan.cc/data/bcs/2015/0115/w142h2832932_1421299570_110.jpg

http://image.keyan.cc/data/bcs/2015/0115/w69h2832932_1421299602_962.jpg

http://image.keyan.cc/data/ ...

我检查过你的晶体结构,应该是正确导入无误。注意到该NiCl2晶体结构是来自于1963年的文献,该晶体结构是否有更近的文献,或者该1963年文献的数据是否够权威?
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17楼2015-01-15 14:34:15
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18楼: Originally posted by fentuo1203 at 2015-01-15 15:04:52
关于NiCl2晶体结构的文献不多,有的都是以该文献为参考的,计算的就没有查到过,所以对于我也没有个可供参考参数。...

FindIt 只有1963年发表的这一种晶体结构么?
我的意思是,如果还有更新的晶体结构,也可以导入计算一下,说不定老文献的数据不太可靠,那么就不是你计算的问题了。
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19楼2015-01-15 15:48:31
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20楼: Originally posted by fentuo1203 at 2015-01-19 00:57:16
版主您好,关于NiCl2晶体结构确实只有那一篇。最近计算用的LDA函数,大概能算到2.89%和3.99%。
我用了一下Discover模块优化,发现我如果按照添加原子的方法建的晶胞会有很多的键,但实际上NiCl2应该是离子晶体不会 ...

你师兄给你发的NiCl2的cif文件,直接导入到MS中,出来的晶胞模型中没有共价键,但你 build--bonds--calculate 操作,应该会出现类似的键。
结构正确与否,主要看晶系、空间群、各个原子的位置坐标,在你的问题中,晶系、空间群没有问题,主要看原子坐标,你可以比较 手动添加原子得到的结构 和 直接导入的 cif 结构,我猜想,一般情况下,两者是一样的。
Discover是基于分子力学,而CASTEP是基于量子力学,两者计算方法不同,一般情况下,量子力学的精度是最高的。用Discover模块,需要删除键之后才能优化的问题,MS Discove官方教程里已经给出了明确解释,或者参见:http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=8391651&target=self&page=1
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22楼2015-01-19 08:47:39
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23楼: Originally posted by fentuo1203 at 2015-01-19 22:07:34
嗯,我对照了一下,两种情况的结构是一样的,原子坐标也是一样的,只不过在用Discover或者是Morphology模块的时候有区别,就是添加力场计算的时候要把键删除。
请问一下版主,我用Morphology中的Growth Morpholog ...

1.  “嗯,我对照了一下,两种情况的结构是一样的,原子坐标也是一样的,只不过在用Discover或者是Morphology模块的时候有区别,就是添加力场计算的时候要把键删除。”
回复:是否删除键,在Morphology模块中计算结果肯定会有差异,如果你要用Morphology模块,建议你好好看看MS中该模块的理论介绍部分。
2。“请问一下版主,我用Morphology中的Growth Morphology进行晶形预测的时候怎么算的那个附着能都是正值,然后结果提示说出现不稳定面,无法进行晶形预测,让我检查晶格能说不能是负值,然后我一看,还确实是正值,不知道是什么原因。”
回复:MS中Growth Morphology是基于形貌预测方法中非常经典的AE模型,参见:
P. Hartman, P. Bennema, The attachment energy as a habit controlling factor: I. Theoretical considerations, J. Cryst. Growth. 49 (1980) 145–156.
如果提示出现不稳定面,就要考虑你的结构要做几何优化了。这个问题,在MS Morphology模块的Help文档理论部分,有过解释,并提供了解决问题的方法和建议,请参阅。

3.  “还有用Equilibrium Morphology进行预测,但是结果让我比较疑惑,如下图。按道理晶面距离越大,生长速率越小,而暴露面积就越大,而结果却显示恰恰相反,不知什么原因。”
回复:“晶面距离越大,生长速率越小,而暴露面积就越大”,请注意这句话是属于经典的BFDH模型中的理论,在不考虑能量的情况下,这句话是对的,但正是因为BFDH模型没有考虑能量,其计算结果常常没有AE模型和表面自由能模型好。
再回到Equilibrium Morphology的问题,这个计算方法是基于 表面自由能模型和居里-伍尔夫原理,该计算方法适用于平衡条件下的晶体形貌计算,然而实际中,晶体的生长环境往往远未平衡,所以该模型的应用相当受限。
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25楼2015-01-20 09:02:10
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26楼: Originally posted by fentuo1203 at 2015-01-21 09:29:07
非常感谢版主的耐心回答。我发现AE模型和平衡模型比较适合大分子的分子晶体,好像离子晶体就容易出问题。
然后回到该贴的主题,还是计算NiCl2,优化完晶胞,我就切面优化表面,但是为什么优化表面的时候,表面SLA ...

1. 然后回到该贴的主题,还是计算NiCl2,优化完晶胞,我就切面优化表面,但是为什么优化表面的时候,表面SLAB的空间群会发生改变,比如我优化(003)面,切出来的时候是P1,优化完之后却是PM1(a=b),还有(101)面,原来是P1,优化之后都不知道是什么空间群了(a=b,alpha=beta)请问一下版主,这样正常吗。如果不正常应该怎么改正,如何设置计算参数呢。我的计算参数都是按照优化晶胞的参数设置的,唯一的就是没有勾选optimize cell。

回复:按我的理解,切出晶面,再加真空层得到的结构,与原来的晶体一般不会有相同的空间群,一般都是P1。NiCl2晶胞没问题,用MS切出来的晶面就应该没问题。

2. 切面的时候为了保证NiCl2个数是晶胞的整数倍,上下表面原子并不一致,优化时固定了下层原子。

回复:通常情况下,切出来的晶面与原晶面能保持整数的比例关系。
“上下表面原子并不一致”,这里的上下是什么意思?
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27楼2015-01-21 10:19:42
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