2015源资培训班-VASP上机练习讲解(MedeA-VASP相关模块MT-Phonon-Electronics-TSS)

How to analyze?
Frequency: 6.904 THz IR
Phonon Dispersion
Right-click
How to analyze?
Frequency: 6.904 THz
Z
Move
up
Oxygen atoms move along Z direction
How to analyze?
VASP 量子力学
计算模块
LAMMPS 分子动力学
GIBBS 蒙特卡洛 MOPAC 半经验量化
Transition State Search 过渡态搜索 Mechanical Thermal 力学、热力学性质 Phonon 声子谱、光谱预测 Electronics 费米面、电子输运性质
Thermal Conductivity 热导
粗略搜索过渡态 的image个数
对插入image 结构的设置
鞍点处进行精细搜索的次数（同粗搜 索采用相同image个数）
结合CI-NEB方法，找到在设定反应 路径上更为准确的过渡态
化学反应
Step 2 和 step 3 是可选项： 在Step 2中，推荐采用Dimer方法 去更精确的找准反应路径中鞍点的位置以及准 确能量，并对过渡态结构做优化处理。 Step 3 是采用RMM-DIIS方法，再优化前两步搜索的鞍点结构。此方法的收敛半 径非常小，所以要求之前的鞍点结构必须十分接近真正过渡态的结构。
化学反应
过渡金属表面上的CO解离
确定反应初始态结构 (initial state)
创建表面吸附模型 MedeA-VASP模块 MedeA-TSS模块
确定反应末态结构 (final state)
化学反应
这是一类反应路径较清楚，过渡态结构也好找到的反应 Transition State Search Map the reaction path and find transition states
过渡态
CO Dissociation on W(110) Surface
化学反应
过渡金属表面上的CO解离
过渡态
CO Dissociation on W(110) Surface
CO Dissociation on W surface
• ToolsTransition State Search • Transition State Search energy profile • 选择 • Insert OK
• Retrieve the relevant crystal structure of SiO2
– Select one structure that has the space group P42/MNM – Right-click on selected record >> View – Draw bonds: Right-click in the structure window >> Edit bonds… >> OK
Map the reaction path and find
transition states: 指定一个反应路径寻找过渡态
Find transition state in a
direction: 采用Dimer方法由初态沿指定方向 （指定末态的方向）寻找过渡态。
Find transition states in random
– 自由选择包含以上计算方法的计算流程。 – 由计算数据结果获得反应能量曲线（energy profile）、反应过程中的过
渡态结构（transition state）、反应能垒（barrier，active energy）、反 应路径动态轨迹。
• 计算特点：MedeA-TSS既能够单核运算，也支持并行计算，没 有运算核数的限制
directions: 采用Dimer方法由初态沿几个随机 的方向寻找过渡态。
化学反应
过渡金属表面上的CO解离
自动绘制 Energy Profile 根据反应路径中初 态及过渡态的能量 可算出反应能垒 图中可直接查看过 渡态结构
创建表面吸附模型 MedeA-VASP模块 MedeA-TSS模块
一个初态
5个image
一个末态
化学反应
过渡金属表面上的CO解离
查看反应路径
CO Dissociation on W(110) Surface
O C W
化学反应
过渡金属表面上的CO解离
查看反应路径
CO Dissociation on W(110) Surface
化学反应
过渡金属表面上的CO解离
查看反应路径
• Clear MedeA® workbench: Windows >> Close all windows • Check and analyse results:
– Job Control >> View and Control Jobs (opens JobServer interface in web browser) – Click on Jobs and afterwards on relevant number of pre-computed job – Check the results of the calculation (indicated by Available Results) and open Job.out
Energy Profile
1.817 Å
MedeA® MT
MedeA-MT
• MedeA-MT模块比单独用 VASP计算的弹性常数更精准 ，更方便。
• MedeA-MT可以使用VASP所 有版本提供的任意泛函计算 应变张力。
• MedeA-MT可以预测材料力 学性质、分析力学稳定性及 在一定温度范围内预测热力 学性质。
Load TSS module
• Tools → Transition State Search → Run
TSS——three different tasks
Transition State Search Run
三种不同的计算任务：
结果分析：
Energy Profile: 查看energy profile 查看所有image结构 查看反应动画轨迹 计算能垒。
MedeA® Phonon
MedeA® Phonon
MedeA Phonon模块用于热动力学 性质的预测。基于MedeA-VASP 模块使用。
声子色散谱 声子态密度 零点能 与温度相关的振动热容 与温度相关的振动焓、熵、自由能 在布里渊区中心点对振动模式进行 对称性分析 预测IR和Raman光谱。
Vibrational Spectra of SiO2
IR spectrum
Raman spectrum
Stishovite: high-pressure SiO2 phase
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Retrieve Structure of Stishovite
• In InfoMaticA define the search criteria – Formula is SiO2 – Structural completeness is complete – Title contains stishovite
Default selection of new options
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
VASP settings for each property ― reasonable default VASP parameters are provided
30
SiO2--PHONON-IR
SiO2--PHONON-Raman
Six-fold coordinated Si atoms
3-fold coordinated O atoms
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Optimize Stishovite
• Activate SiO2 structure • Job Control >> New Job…
– Right-click on left area >> Clear – Open … >> Load the flowchart stishovite-fopt.flow from the training
Frequency: 6.904 THz Z
Oxygen atoms move along Z direction
MedeA® Electronics
MedeA-Electronics
• MedeA-VASP— —精确的电子 能带结构
Si经过实验测量和理论计算的有效质量数据对比
• MedeA®Electronics—— 基础的电子性 质，像有效质 量、电导和温 差电势率等
flowchart folder – Enter as Job title: – SiO2 stishovite popt PWC+/accu – Run
(Only set up the VASP jobs but do not actually run them!)
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Monitor and Load Optimized Structure
Exp [1] /~bart/book/effmass.htm Exp [2] http://www.ioffe.rssi.ru/SVA/NSM/Semicond/Si/bandstr.html
Boltzmann Theory
• semiclassical theory – electrons follow classical equations of motion – electron velocity and effective mass from first principles – results depend on relaxation time
化学反应 过渡金属表面上的CO解离
初态(image00)
(image01)
(image02)
(image03)
(image04)
(image05)
末态(image06)
Calculation——initial images From： Linear interpolation（线性内插法）
View initial images
MedeA–VASP相关模块
MedeA® 创建模型
MedeA 用户图形界面
基本建模功能
创建晶体 创建分子 创建表面 创建聚合物分子 创建纳米结构
Interface Builder 界面模型
专用建模模块
Amorphous Materials Builder
无定型晶体材料模型
Docking 对接模型
MedeA® 计算及性质预测模块
CO Dissociation on W(110) Surface
化学反应
过渡金属表面上的CO解离
过渡态
CO Dissociation on W(110) Surface
化学反应
过渡金属表面上的CO解离
过渡态
CO Dissociation on W(110) Surface
化学反应
过渡金属表面上的CO解离
3-fold coordinated O atoms
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Set up MedeA® Phonon job
• Activate the optimized SiO2 structure • Open Phonon module: Tools >> Phonon, Phonon → Run
x
x x
• 目标：搜索化学反应或迁移扩散过程中的最低能量路径 (Minimum Energy Path, MEP)。
• 计算方法：
– 搜索过渡态：NEB、dimer – 细化过渡态：CI-NEB、Refinement、DNEB
• 功能：
– 根据初态和末态结构采用结构内插法创建中间的一系列结构（image） 。
• load the optimized structure
– File → Open… >> Previous Calculation – Select the final: record of the relevant job – Insert >>, Ok
Six-fold coordinated Si atoms
Diffusion 扩散 Viscosity 粘度
性质预测模块
Cohesive Energy Density 内聚能密度
Mechanical Thermal 力学、热力学性质
Surface Tension 表面张力
MedeA® Transition State Search (TSS)
MedeA-TSS