VASP AIMD与轨迹分析入门
通过硅的250步轨迹学习恒温设置、温度检查、周期展开和MSD。
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第一性原理分子动力学在每一步计算电子结构，再用原子受力推进运动。先学会检查温度、时间步长与轨迹，才能进一步讨论液体结构、扩散、黏度或反应。
1. 输入与提交顺序#
- 优化硅结构，扩成16原子超胞。
- 设置目标温度、系综、时间步长和总步数。本例目标300 K、1 fs一步、250步，使用Nosé–Hoover恒温方法。
- 准备一致的赝势和2³ k网格，提交普通Slurm作业。
- 检查每步电子收敛和OSZICAR温度；保留XDATCAR、CONTCAR、OUTCAR与vasprun.xml。
- 分离热化阶段和采样阶段，再计算轨迹统计；不要把刚起步的瞬态当作平衡分布。
IBRION = 0
NSW = 250
POTIM = 1
TEBEG = 300
TEEND = 300
MDALGO = 2
SMASS = 0
ISYM = 0
EDIFF = 1E-6
250步总共只有约0.25 ps。目标温度不等于每一步瞬时温度；小体系会有明显涨落。
2. 实际轨迹#
本次保存250帧，后半段平均温度为 302.66 K；去除整体平移后的最大MSD为 0.06398 Ų。
MSD先对周期边界进行连续展开，再减去质心平移。本图以首帧为参考，展示固体短时振动；没有用短曲线斜率硬算扩散系数。
3. 后续能提取哪些量#
| 目标 | 需要处理什么 | 本例范围 |
|---|---|---|
| 温度与能量稳定性 | 检查热化、时间步长、系综 | 展示温度轨迹 |
| RDF与配位数 | 平衡轨迹、径向归一化、截断半径 | 可从足够长的结构采样继续分析 |
| 扩散系数 | 周期展开、多时间起点、长时线性MSD区间 | 本例不拟合扩散 |
| 振动态密度 | 速度自相关与傅里叶变换 | 需要一致速度采样 |
| 黏度与热导 | 相应流的相关函数及长时间统计 | 不能由本例短轨迹获得 |
| 自由能 | 热力学积分、约束或增强采样 | 不等于轨迹平均势能 |
含氢体系通常需要更仔细检查时间步长；高温、断键或相变也可能要求更密采样。恒温器会影响动力学相关量，研究扩散或谱时应按方法选择采样系综。
参考：VASP动力学参数。
计算环境与资料下载#
本页数据来自鸢算科技集群实际计算。VASP 6.6.1 GPU版采用 NVHPC 25.3、CUDA 12.8、HPC-X 2.22.1 与 MKL 2023.2；PBE、PAW PBE 版本64、ENCUT=550 eV、EDIFF=1E-6。需要优化的自由原子采用0.02 eV/Å；静态位移点、外加应变点和动力学轨迹不按结构优化阈值判断。
下载输入、分析脚本和实算数据（ZIP） · 下载结果表（CSV）
解压后先读 README，选择本文对应目录，按POSCAR元素顺序准备本人有权使用的POTCAR，再运行 sbatch run.sh。POTCAR、WAVECAR及电荷密度大文件不随资料包分发。各目录的原始输入和实际结果表用于复现；更换体系后应重新提取自己的结果。
需要根据你的体系选择资源？联系讨论计算需求。实际可用软件与权限，以当前账户和运行环境为准。