计算化学公社

标题: 求助：H2在Pt表面的吸附能 [打印本页]
作者
Author: yyyyang    时间: 2025-4-13 01:01
标题: 求助：H2在Pt表面的吸附能
本帖最后由 yyyyang 于 2025-4-13 01:11 编辑

老师您好，

请问使用gv6切割Pt(100)是一个斜面，在真空层沿斜面方向加高之后进行H₂分子的吸附计算，这种做法是否可行？

另外，我在对Pt表面结构进行优化时，设置冻结底部三层原子，使用GEO_OPT，周期性设置在xyz方向，体系总共包含108个原子。这样的设置是否合理？
或者，是否更推荐参考论坛中提到的 使用Multiwfn非常便利地创建CP2K程序的输入文件 - 思想家公社的门口：量子化学·分子模拟·二次元 第3.2节，通过.cif文件优化超胞后再切割(100)面，进行表面优化并加入H₂分子？

非常感谢！

作者
Author: sobereva    时间: 2025-4-13 01:52
应当让slab平行于XY平面。切的方式完全不对
作者
Author: Uus/pMeC6H4-/キ    时间: 2025-4-13 11:10
一般说Pt(100)面是针对面心立方的惯用胞(conventional cell)而言的，不是菱面体的素胞(primitive cell)吧，是不是下载成后者的cif再扩胞而出现的倾斜？

我对任务顺序的看法是，如果k点等计算设置得当，都是无真空区的变胞优化（以调节晶格常数），先优化原胞再扩胞和先扩胞再优化超胞的效果应当没多少差别，但前者计算量小点。不过之后从超胞切表面扩出真空区再做一次定胞优化（以体现超过原胞范围的表面弛豫/重构现象），显然不能做变胞优化要不然真空区又没了。
作者
Author: yyyyang    时间: 2025-4-13 17:38
sobereva 发表于 2025-4-13 01:52
应当让slab平行于XY平面。切的方式完全不对

老师您好，

可以选择平行于 xy 平面的 (001) 面，并在其方向上加真空层来进行吸附计算，是可以接受的吗？

作者
Author: yyyyang    时间: 2025-4-13 18:05
Uus/pMeC6H4-/キ 发表于 2025-4-13 11:10
一般说Pt(100)面是针对面心立方的惯用胞(conventional cell)而言的，不是菱面体的素胞(primitive cell)吧， ...

老师您好，

我参考了社长帖子中关于优化 SiC 结构的步骤，并使用 Multiwfn 生成的 .inp 文件进行结构优化。计算时使用的是 Multiwfn 默认的 CUTOFF 和 REL_CUTOFF 值。
我在集群上提交了任务，使用两个节点（每节点128核），每个节点分配了32个 MPI 核，每个任务使用 2 个 OpenMP 线程。计算已经运行了约18个小时仍未结束，请问这种情况是正常的吗？

我在考虑是否需要：
增加 CUTOFF 的数值来提高计算效率或收敛性？
将优化方法从默认的 BFGS 改为 CG 以提高收敛速度？

想请问老师，这样的设置是否有优化空间，或者可能是哪里出现了不合理的配置？
谢谢。

作者
Author: Uus/pMeC6H4-/キ    时间: 2025-4-13 18:30
yyyyang 发表于 2025-4-13 18:05
老师您好，

我参考了社长帖子中关于优化 SiC 结构的步骤，并使用 Multiwfn 生成的 .inp 文件进行结构 ...

这18小时里输出文件（包括记录主要信息的.out文件和记录优化轨迹的.xyz文件）总得有些内容吧，也传上来看看，干等着不监控不是好习惯哦。对计算耗时没有把握的时候不必一上来就算大体系而浪费机时。

任务提交脚本有没有写清楚运行CP2K前配置环境的相关指令，使其能在集群的计算节点（而不是用户登录节点）执行任务时生效，正确达成并行效果？

你的Pt体系不能简单照搬那个SiC的操作步骤。这二者最明显的区别是金属铂是导体但碳化硅是绝缘体，SiC能用的OT算法不适合算Pt，应当改用diagonalization（对角化）算法、启用smearing并设置适当的k点来算。
作者
Author: sobereva    时间: 2025-4-14 01:38
yyyyang 发表于 2025-4-13 17:38
老师您好，

可以选择平行于 xy 平面的 (001) 面，并在其方向上加真空层来进行吸附计算，是可以接受的 ...

对于001这种面，gview里直接对Pt的单胞（unit cell，不是primitive cell）扩胞，然后手动删除一层变成真空区就完事了，根本不需要特意用切晶面的功能
作者
Author: yyyyang    时间: 2025-4-17 16:05
Uus/pMeC6H4-/キ 发表于 2025-4-13 18:30
这18小时里输出文件（包括记录主要信息的.out文件和记录优化轨迹的.xyz文件）总得有些内容吧，也传上来看 ...

谢谢老师，我查看了优化过程中的 .xyz 轨迹，发现所有原子都在原地小幅震荡，结构始终无法收敛。
我尝试编辑了新的输入文件，包括以下修改：

优化方法从 OT 改为 diagonalization
启用了 smearing
保持 XY方向周期性，Z方向非周期性
选用了 MT (Multigrid) Poisson 求解器

但重新提交后系统仍然无法收敛，我怀疑是否与 CUTOFF 值偏低有关，如果增大CUTOFF ，到 600 Ry 或更高能收敛吗？或者还有其他建议可以帮助收敛？
谢谢。
作者
Author: Uus/pMeC6H4-/キ    时间: 2025-4-17 16:34
yyyyang 发表于 2025-4-17 16:05
谢谢老师，我查看了优化过程中的 .xyz 轨迹，发现所有原子都在原地小幅震荡，结构始终无法收敛。
我尝试 ...

两个输入文件的XY方向盒子尺寸怎么是10.00000000埃这样的整数？这显然不符合金属Pt晶胞实际的周期性，相邻镜像之间原子有异常接触，自然难优化收敛。检查给multiwfn创建输入文件前载入的结构文件有没有正确的盒子信息，如果没有而需要另外设置的话也不能脱离真实的晶格常数乱写。
作者
Author: yyyyang    时间: 2025-4-17 22:05
Uus/pMeC6H4-/キ 发表于 2025-4-17 16:34
两个输入文件的XY方向盒子尺寸怎么是10.00000000埃这样的整数？这显然不符合金属Pt晶胞实际的周期性，相 ...

这是用gv6加的盒子信息，重新算了一遍目前算了5个小时的输出轨迹还是在振动。结构不合理吗还是其他啥问题
作者
Author: Uus/pMeC6H4-/キ    时间: 2025-4-17 23:19
yyyyang 发表于 2025-4-17 22:05
这是用gv6加的盒子信息，重新算了一遍目前算了5个小时的输出轨迹还是在振动。结构不合理吗还是其他啥问题 ...

XY方向的盒子信息仍然有问题，两个初始结构文件的extended xyz部分与CP2K输入文件的&FORCE_EVAL/&SUBSYS/&CELL字段不相符，(100)面那个10.8埃更是显然不对。先确保建模软件里扩胞时满足正确的周期性（显示周期镜像后原子距离正确），导出结构时可以用pdb或cif之类的格式交给multiwfn，此外生成输入文件后也可以自行确认修改。

如果结构改对后几何优化还是很慢，观察主要输出文件SCF迭代情况并对照http://sobereva.com/665尝试改进设置。用XY周期性时只有xy方向需要k点而非周期的z方向不需要，因此应用3 3 1的设置。
作者
Author: yyyyang    时间: 2025-4-24 17:39
Uus/pMeC6H4-/キ 发表于 2025-4-17 23:19
XY方向的盒子信息仍然有问题，两个初始结构文件的extended xyz部分与CP2K输入文件的&FORCE_EVAL/&SUBSYS/ ...

老师您好！
之前修改后的优化结构已经收敛了，谢谢您的帮助！不过我还有两个小问题想请教一下：
作者
Author: Uus/pMeC6H4-/キ    时间: 2025-4-24 18:25
yyyyang 发表于 2025-4-24 17:39
老师您好！之前修改后的优化结构已经收敛了，谢谢您的帮助！不过我还有两个小问题想请教一下：
  • 为什 ...

    • 1. 估计是先后两个任务都输出到同一个ptslab100-pos-1.xyz文件里了，比如曾经拿72个原子的体系尝试过但任务失败后没清理掉对应文件，导致后一次计算时往末尾接着增添（而非覆盖）。找到有54个原子的第一帧，把前面的删掉就行。
    2. 不太明白你疑惑的点在哪。几何优化没改变盒子尺寸，而且CP2K的CI-NEB也没法变胞，直接沿用就行。结构当然是从Pt表面优化结果（可以来自.xyz最后一帧，也可以来自任务结束时输出的-1.restart文件，用multiwfn载入后者转换格式的话连盒子尺寸都考虑了）开始，添加氢气分子或者吸附的俩氢原子，然后分别优化初末态，视具体结果自己摆一下过渡态初猜，用http://sobereva.com/660的方法插点，就做好CI-NEB的准备工作了。
    作者
    Author:     yyyyang    时间: 2025-5-7 16:17
    Uus/pMeC6H4-/キ 发表于 2025-4-24 18:25
    1. 估计是先后两个任务都输出到同一个ptslab100-pos-1.xyz文件里了，比如曾经拿72个原子的体系尝试过但任 ...

    老师您好，我重新按照教程中的 Au(111)+H₂ 体系计算 NEB。在优化反应物和生成物时，我发现 H₂ 分子被固定了，但 Pt 表面未固定的原子散开了。请问这可能是什么原因导致的呢？


    作者
    Author:     Uus/pMeC6H4-/キ    时间: 2025-5-7 21:32
    yyyyang 发表于 2025-5-7 16:17
    老师您好，我重新按照教程中的 Au(111)+H₂ 体系计算 NEB。在优化反应物和生成物时，我发现 H₂ ...

    你说的“教程”是指科音的CP2K第一性原理培训班么？如果是的话，严格按讲义和视频的指导，能否把金的例子从建模开始完整重复出来？
    当前XY方向的盒子信息依旧有问题，拿VESTA打开Pt111P.cif再用Objects - Boundary显示相邻的周期镜像，明显就能发现盒子边界两侧的铂原子间距异常偏大，这种不符合晶体结构的缝隙当然会导致优化时原子混乱散开。
    我拿file/cif/elements_Avogadro/Pt-Platinum.cif尝试走一遍培训班所讲的GaussView建模+Multiwfn生成CP2K输入文件的流程，没有自行调节尺寸或者删除不该删的原子，所得输入文件里盒子信息是正确的，Pt(111)面结构符合该有的平移对称性。操作讲得足够详细了，我确实不很明白能在哪一步出问题。
    作者
    Author:     yyyyang    时间: 2025-5-12 18:18
    Uus/pMeC6H4-/キ 发表于 2025-5-7 21:32
    你说的“教程”是指科音的CP2K第一性原理培训班么？如果是的话，严格按讲义和视频的指导，能否把金的例子 ...

    谢谢老师，已经成功收敛了，确实是盒子的问题以后会多注意。



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