VASP NMR、EFG与结构衍射入门
通过水分子屏蔽张量、电场梯度和硅理论XRD，区分不同局域与结构探针。
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不同实验探针对应不同物理量。NMR屏蔽、核四极耦合、核心能级和粉末衍射不能用同一个“谱图”命令替代。本页用实际输出说明怎样起步。
1. 水分子的NMR屏蔽#
- 优化水分子，放入真空盒，采用Gamma点。
- 使用与NMR方法相容的PAW数据及足够截断，设置LCHIMAG=.TRUE.，按示例INCAR运行线性响应。
- 在OUTCAR查找Absolute Chemical Shielding Tensors和包含核芯贡献的CSA tensor。
- 保留张量约定、单位以及是否包含G=0宏观项。本例孤立分子比较使用不含G=0项的各向同性屏蔽。
- 要与实验化学位移比较，还要选择并计算相同方法的参照物。
| 原子 | 绝对各向同性屏蔽 / ppm（不含G=0） |
|---|---|
| H1 | 30.6804 |
| H2 | 30.6804 |
| O | 318.7559 |
这些是绝对屏蔽，不是已经标定的实验化学位移。 真空大小、PAW选择与参照约定都应一致。
2. 电场梯度EFG#
同一水几何设置LEFG=.TRUE.，读取OUTCAR的Electric field gradients。对角化后本例两个H的Vzz=43.432 V/Ų，O的Vzz=−171.942 V/Ų；三个主值之和接近零。
EFG是电子和离子电场的局域梯度。把它换成核四极耦合还需要指定同位素的核四极矩Q及单位约定；不能只凭元素名字给出通用Cq。超精细耦合则需要磁性、自旋密度及核相关参数，和EFG不是同一量。
3. 从优化结构得到粉末XRD#
- 读取优化后的晶格和分数坐标。
- 选择辐射波长与2θ范围，本例Cu Kα、10°–90°。
- 使用pymatgen衍射后处理计算峰位和相对强度。
- 需要模拟实验展宽时另设尺寸、应变或仪器模型；不要把任意平滑宽度当作实测峰宽。
| Si 2θ / ° | 相对强度 |
|---|---|
| 28.2517 | 100.000 |
| 28.2562 | 99.969 |
| 28.2711 | 99.860 |
| 28.2767 | 99.952 |
| 46.9725 | 44.580 |
| 46.9865 | 44.539 |
| 46.9916 | 44.525 |
| 46.9930 | 44.520 |
| 46.9996 | 44.501 |
| 47.0242 | 44.431 |
| 55.7301 | 13.238 |
| 55.7311 | 13.262 |
| 55.7319 | 13.256 |
| 55.7339 | 13.231 |
| 55.7384 | 13.248 |
| 55.7388 | 13.255 |
| 55.7416 | 13.215 |
| 55.7512 | 13.189 |
| 55.7640 | 13.224 |
| 55.7652 | 13.225 |
| 55.7691 | 13.181 |
| 55.7730 | 13.180 |
| 68.6338 | 14.316 |
| 68.6504 | 14.307 |
| 68.6528 | 14.305 |
| 75.7820 | 5.454 |
| 75.7886 | 5.455 |
| 75.7959 | 5.450 |
| 75.8029 | 5.440 |
| 75.8079 | 5.449 |
| 75.8172 | 5.439 |
| 75.8243 | 5.453 |
| 75.8297 | 5.451 |
| 75.8395 | 5.466 |
| 75.8473 | 5.464 |
| 75.8689 | 5.434 |
| 75.8771 | 5.456 |
| 87.3100 | 7.819 |
| 87.3136 | 7.818 |
| 87.3161 | 7.817 |
| 87.3211 | 7.817 |
| 87.3280 | 7.815 |
| 87.3331 | 7.814 |
| 87.3518 | 7.811 |
| 87.3730 | 7.807 |
| 87.3845 | 7.805 |
| 87.3871 | 7.805 |
| 87.3988 | 7.802 |
| 87.4047 | 7.801 |
该图来自本次VASP结构的后处理，并非VASP直接输出的衍射强度，也不是实验谱。XPS化学位移需要相对参照和核心空穴/初态近似选择；XANES、ELNES则涉及特定激发计算。STM图还需偏压窗口与带分解局域态，不能拿总电荷密度图冒充任意偏压STM。
官方参考：NMR屏蔽计算。
环境与下载#
本页数据在鸢算科技集群实际计算。VASP 6.6.1、PBE PAW版本64、ENCUT=550 eV、EDIFF=1E-6；所用优化结构按自由原子力0.02 eV/Å准备。GPU程序采用NVHPC 25.3、CUDA 12.8、HPC-X 2.22.1和MKL 2023.2。方法专用参数以各目录INCAR为准。
解压后先看README。准备有权使用、与POSCAR元素顺序匹配的POTCAR，按目录run.sh提交Slurm作业；后处理结果须由自己的新计算重新提取。附件中的reference结果是本次参考值。公开包不含POTCAR、WAVECAR及原始私有日志。