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您的足迹: • QuantumATK 2016年发表文章列表 • 晶体中键径、（原子、键、环、笼）临界点与Laplacian电子密度，AIM分析 • 【入门基础教程】如何进行二维周期性体系的结合能（吸附能）、能量分解pEDA • 使用分子体系DFT计算数据优化ReaxFF力场
atk:用dftb-neb研究氨分子翻转反应势垒

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atk:用dftb-neb研究氨分子翻转反应势垒 [2018/06/28 23:15] – [设置 NEB 对象] xie.congweiatk:用dftb-neb研究氨分子翻转反应势垒 [2018/10/20 19:35] (当前版本) – [用 DFTB-NEB 研究氨分子翻转反应势垒] fermi
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 ====== 用 DFTB-NEB 研究氨分子翻转反应势垒 ====== ====== 用 DFTB-NEB 研究氨分子翻转反应势垒 ======
  
-在本教程，您将学习利用弹性带计算氨分子翻转反应路径。为加快计算速度，我们将采用基于紧束缚密度泛函（DFTB）方法（[[http://www.dftb.org/home/|dftb.org]]）。+在本教程，您将学习利用 NEB 方法计算氨分子翻转反应路径。为加快计算速度，我们将采用基于紧束缚密度泛函（DFTB）方法（[[http://www.dftb.org/home/|dftb.org]]）。
 ===== 设置 NEB 对象 ===== ===== 设置 NEB 对象 =====
  
行 39: 行 39:
  
 ===== 运行 NEB 模拟 ===== ===== 运行 NEB 模拟 =====
 +
 +设置实际运算，采用 **Send to** 按钮 {{:atk:sendto.png?direct&20|}} 将 NEB 对象发送到 {{:atk:script_generator.png?direct&25|}} **Script Generator**。
 +
 +在 **Script Generator**，添加以下模块：
 +
 +  * {{:atk:calculator.png?direct&25|}} **New Calculator**
 +  * {{:atk:optimization.png?direct&25|}} **OptimizeGeometry**
 +
 +修改默认输出文件名称为 ''nh3_neb.nc''。
 +
 +{{ :atk:neb_dftb_scripter_neb.png?direct&600 |}}
 +
 +打开 {{:atk:calculator.png?direct&25|}} **New Calculator**，按照如下编辑：
 +
 +  * 选择 **ATK-SE: Slater-Koster** 计算器。
 +  * 在 **Slater-Koster basis set** 里，确认勾选了 //DFTB [MIO]// 基组。
 +  * 不勾选 **No SCF iteration** 选项框。
 +
 +{{ :atk:neb_dftb_calculator_neb.png?direct&600 |}}
 +
 +打开 {{:atk:optimization.png?direct&25|}} **OptimizeGeometry** 模块，做如下设置。
 +
 +{{ :atk:neb_dftb_optimize_neb.png?direct&400 |}}
 +
 +现在您已经做好了 NEB 优化的准备，发送脚本到 {{:atk:job_manager.png?direct&25|}} **Job Manager** 执行运算。
 +
 +本次优化依赖于您的电脑将耗时 20-30 分钟。
 +
 +<WRAP center important 100%>
 +=== 注意 ===
 +尽管 DFTB 模型的大多数其他变形都采用逐点静电对势相互作用模型， ATK-SE 则使用泊松解法计算静电相互作用。对于小型体系，例如本例的氨分子，这种方法明显较慢。但是对于大体系，速度很快，采用 $O(N)$ 代替经典的 $O(N^2)$ 按比例缩放。
 +
 +泊松解法的采用可确保 DFTB 模型与 QuantumATK 的其他计算器相当，因此可用于模拟器件构形且允许使用隐形溶剂模型。
 +</WRAP>
 +
 +
 +
 +
 +
 +
 +
 +
 +
 +
 +
 +
 +
 +
  
  
 ===== 分析 NEB 模拟 ===== ===== 分析 NEB 模拟 =====
  
 +  * 返回 **QuantumATK** 的主窗口，选择文件 nh3_neb.nc。
 +  * 选择文件里的最后一个 NEB 构形（ID 号最大的那个）。
 +  * 按下 **Show configuration**，您将会看到反应路径上计算得到的能量势垒和相对应的构形。
 +  * 通过按下 **Play** 按钮，反应路径可以展示为动画。
 +
 +{{ :atk:neb_dftb_neb_reactionpath.png?direct&800 |}}
 +
 +<WRAP center todo 100%>
 +=== 关注 ===
 +获得的反应势垒并不完全准确，因为终点没有被优化。从第二张图中有能量点比终点还低就能明显看出来。对于使用 NEB 方法的实际研究，应该始终先优化终点。
 +</WRAP>
 +
 +<WRAP center tip 100%>
 +=== 提示 ===
 +您可以通过单击反应路径图中的点（并停止动画），仔细检查反应路径中的单个优化构形。
 +</WRAP>
  
 ===== 一种快速计算的方法 ===== ===== 一种快速计算的方法 =====
  
 +在上面的计算中，您采用在端点之间线性插值来设置 NEB 路径的初始猜测。然而，在很多情况下，线性路径与优化路径相差甚远。将上述收敛结果的动画与您设置的初始 NEB 路径进行比较，可以看出，当氮原子通过分子中心时，氢原子需要向外移动为氮原子让出空间，然后再移动回来。
  
-===== 参考 =====+如果这种行为能以某种方式成为初始路径的一部分，则可以节省离子动力学中的一些步骤，从而节省计算时间。然而，由于氢原子的初始位置和最终位置是相同的，所以不能通过线性插值捕获。
  
 +但是，还有其他方法可以生成初始路径，有些可以在 **ATK** 中实现。
 +
 +  * 返回到 {{:atk:builder.png?direct&25|}} **Builder**，选择 **Nudged Elastic Band** 插件。
 +  * 保持图像距离，但是更改 **Method** 为 **Image Dependent Pair Potential**，创建 NEB。
 +  * 如果您现在检查初始路径会发现，它已经包含了氢原子的行为。这是采用 IDPP 方法做 NEB 运算的其中一个优势。
 +  * 按照如上的相同步骤通过 {{:atk:script_generator.png?direct&25|}} **Scripter** 运行 NEB 计算，您会发现这次时间快了 30%，但结果是相同的。
 +
 +<WRAP center important 100%>
 +=== 注意 ===
 +IDPP 方法与 Halgren-Lipscomb 方法相似，也可以在 **ATK** 中实现（但不太适合本例的体系）。
 +</WRAP>
 +
 +===== 参考 =====
  
 +  * S.Smidstrup et al., “Improved initial guess for minimum energy path calculations”, J. Chem. Phys. 140, 214106 (2014) [[https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/1.4878664|link]]
 +  * T.A. Halgren and W. N. Lipscomb, Chem. Phys. Lett. 49, 225 (1977)
 +  * 英文原文：[[https://docs.quantumwise.com/tutorials/neb_dftb/neb_dftb.html|https://docs.quantumwise.com/tutorials/neb_dftb/neb_dftb.html]]
atk/用dftb-neb研究氨分子翻转反应势垒.1530198945.txt.gz · 最后更改: 2018/06/28 23:15 由 xie.congwei

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