VASP教程 | VASP如何进行差分电荷计算?
创始人
2025-12-12 01:06:17
0次

VASP自洽计算原理

VASP(Vienna Ab initio Simulation Package)是一款基于密度泛函理论(DFT)的量子力学模拟软件,广泛应用于材料科学、化学、物理学等领域。其核心计算方法之一是自洽场(Self-Consistent Field, SCF)算法,解决Kohn-Sham方程,该算法通过迭代计算电子波函数和密度,直到系统达到自洽状态。

自洽计算是VASP计算中最基础也是最重要的步骤,其目的是找到电子波函数和相应的总能量,使得电子在晶胞中的分布达到自洽。自洽计算通常包括电荷密度的初始化、波函数的迭代优化以及能量和力的计算。

准备工作

VASP计算需要准备超算连接软件EASYCONNECT与SSH,建模软件VESTA,以及VASP的输入文件INCAR,KPOINTS,POTCAR

VESTA软件下载链接

jp-minerals.org/vesta/en/download.html

EASYCONNCT软件下载链接

EasyConnect下载-EasyConnect最新版下载V7.6.7.0

Winscp软件下载链接

Downloading WinSCP-6.5.3-Setup.exe :: WinSCP

VASP输入参数

INCAR文件:

ISTART=0 #开始新的任务,随机产生初始波函数

ICHARG=2 #开始新的任务,从原子电荷密度产生体系初始电荷密度

PREC=M #计算精度,决定ENCUT

ISPIN=2 #打开自旋极化

ALGO=N #确定电子优化的算法

NELM=60 #电子波函数最多计算60步

EDIFF=1E-5 #相邻两步电子迭代的能量差收敛标准

ENCUT=400 #平面波截断能400 eV

IVDW=11 #考虑范德华力修正

IBRION=-1 #自洽计算

NSW=0 #固定结构

ISIF=2 #固定晶格优化原子坐标

EDIFFG=-0.1 #离子弛豫的force的收敛标准

ISMEAR=0 #费米能级附近电子占据数为高斯分布,适合金属、半导体、绝缘体

SIGMA=0.1 #高斯分布展宽0.1 eV

LORBIT = 10 #局域态密度

KPOINTS文件:

Automatic generation #注释行

0 #自动产生K点网格

G #布里渊区K点网格以Gamma点为中心

6 6 1 #K点网格密度

0 0 0 #K点网格中心平移矢量

Pt吸附H差分电荷计算

第一步,进入pt计算文件夹

cd crystal/pt

将结构优化h文件夹复制成h-s1文件夹

cp -r h h-s1

进入h-s1文件夹

cd h-s1

第二步,计算吸附构型电荷密度

cp CONTCAR POSCAR

vi INCAR

通过sbatch JOB命令提交计算任务,

sbatch JOB

第三步,计算催化剂和H原子电荷密度

下载整体和分离后的电荷

最后用hs-1的电荷减去hs-2和hs-3的电荷,即可得到差分电荷,可用VESTA处理作图

总结

今天华算科技朱老师给大家介绍Pt001面吸附氢差分电荷计算,差分电荷是反映界面电荷转移的一个情况,它可以生成一张图片,用 VESTA 软件可以做出来。今天来看一下如何执行这个计算。

前面已经做了H吸附的结构优化这个 h 文件夹,那需要把整体的电荷算一下,再把催化剂和这个氢拆开,各自的电荷算一下,用整体的电荷减去各自的电荷,那么就得到差分电荷,也就是界面处的电荷转移情况。把 h 变成 hs-1,这是算整体的电荷,然后再把 CONTCAR变成POSCAR结构保留下来,修改一下INCAR,执行自洽计算,保存,提交任务。接下来把催化剂拆成Pt和H,把 hs-1 变成 hs-2,这个先做Pt的,再把它变成hs-3 是做 H 的,到这个 hs-2 里面修改POSCAR,把H原子删除,提交任务,再去到 hs-3 修改POSCAR,这个时候把Pt原子删除,只留下一个氢原子。

这时候赝势要做一个调整,用H的赝势去覆盖当前的POTCAR,提交计算,这样三个电荷或者说三个自洽计算都已经开始算了,计算完成。那么接下来把三个文件夹中的电荷下载,首先 hs-1 的CHGCAR下载下来之后改一下名字,避免重复,就叫 s1.vasp。然后再去到 s2 的,也是下载 CHGCAR 叫 s2.vasp,最后下载s3。

都下载完之后用 VESTA 软件来执行差分电荷的计算。首先打开 s1 文件,得到整体的电荷,然后再用 s1 减去s2,减去s3。这边是点击Edit, Edit Data, Volumetric Data 导入,先导入s2,一个一个导入,这里有加减的选择,第二个减法。这边单位换算,不动,再导入 s3 还是做减法,那么这样就可以得到这样一个差分电荷的结果,把它的化学键做一个简单的修饰,Pt和Pt成键,Pt和H成键,然后再把它的边界做一个调整,再把电荷云的截面这个地方 show session 去掉,虽然它左右各一半,但是这样看上去就比较好看一些。

黄色的代表得电子,这个青色的代表失去电子。电荷的颜色和刻度可以在这里进行调整,这是它的刻度,正负用一种颜色也可以,正负分开画,刻度做个调整也行。现在正的是0.05,再加一个负的,正负刻度要保持一致,然后正负颜色,负的改成其他颜色也行,这样就可以,OK。那么黄色的代表得电子,红色的代表失电子,那我们可以看到这个键上面是得电子的,然后Pt这里失电子会多一些,H的上方失电子会少一些,这个和它的元素的电负性有一定的关系,中间电荷越多说明键越强。

相关内容

正泰电源取得多路输出反激电...
国家知识产权局信息显示,上海正泰电源系统有限公司取得一项名为“多路...
2026-09-14 01:04:06
园林股份再出手!拟购华澜微...
业绩接连亏损之下,园林股份(605303)欲再度加码半导体业务。9...
2026-09-14 01:03:58
美股半导体股暗盘集体下挫
每经AI快讯,9月13日,美股半导体板块在暗盘交易中集体走低。美光...
2026-09-14 01:03:52
浙商证券:在AI驱动算力设...
人民财讯9月13日电,浙商证券研报认为,AI算力重塑PCB需求结构...
2026-09-14 01:03:46
股市必读:9月11日和辉光...
截至2026年9月11日收盘,和辉光电(688538)报收于2.2...
2026-09-14 01:03:31
股市必读:博敏电子(603...
截至2026年9月11日收盘,博敏电子(603936)报收于20....
2026-09-14 01:03:26
国产AI芯片大卖,上半年谁...
(本文作者为 半导体产业纵横,钛媒体经授权发布) 文 | 半导...
2026-09-13 22:56:32
“未给英伟达供货!”“5天...
记者|黄胜 张益铭 编辑|程鹏 黄胜 张益铭 杜恒峰 校对|张锦河...
2026-09-13 22:56:23
原创 ...
不知道大家有没有过这种细思极恐的经历: 前一秒刚和朋友聊完想换个双...
2026-09-13 22:56:11

热门资讯

园林股份再出手!拟购华澜微控股... 业绩接连亏损之下,园林股份(605303)欲再度加码半导体业务。9月12日,园林股份披露了一则收购股...
美股半导体股暗盘集体下挫 每经AI快讯,9月13日,美股半导体板块在暗盘交易中集体走低。美光科技暗盘跌超3%,现报945.79...
浙商证券:在AI驱动算力设备升... 人民财讯9月13日电,浙商证券研报认为,AI算力重塑PCB需求结构,高阶产品成长确定性增强。全球PC...
股市必读:9月11日和辉光电现... 截至2026年9月11日收盘,和辉光电(688538)报收于2.2元,上涨1.38%,换手率3.34...
股市必读:博敏电子(60393... 截至2026年9月11日收盘,博敏电子(603936)报收于20.88元,上涨10.01%,涨停,换...
东软集团中标:昆明市中医医院电... 证券之星消息,根据天眼查APP-财产线索数据整理,根据昆明市中医医院9月10日发布的《昆明市中医医院...
微波炉保险丝频繁烧断怎么办,东... 微波炉作为现代家庭使用频率极高的电器,其安全性一直备受关注。当遇到保险丝频繁烧断的问题时,许多用户往...
奥比中光获得发明专利授权:“一... 证券之星消息,根据天眼查APP数据显示奥比中光(688322)新获得一项发明专利授权,专利名为“一种...
杰瑞股份:公司销售的电力设备主... 证券之星消息,杰瑞股份(002353)09月12日在投资者关系平台上答复投资者关心的问题。 投资者提...
晶芯半导体申请一种IGBT封装... 国家知识产权局信息显示,东莞市晶芯半导体有限公司申请一项名为“一种IGBT封装结构及封装方法”的专利...