VASPsol++参数与固定密度响应
按空腔、介电、电解质和恒电势分类理解参数,用实际单参数对照说明读取和计算步骤。
阅读本篇目录
本专题用鸢算科技集群实际计算的H₂O、H₃O⁺与Cu(111)小模型,示范VASPsol++的非线性、非局域电解质和恒电势操作。使用 vasp/6.3.2-8173m-vtst-sol++ 的 vasp_std,原构建采用Intel ifort / oneAPI 2023.2和AVX-512,当前模块提供oneAPI 2024.2运行环境。它是CPU扩展构建,不能把其他版本VASP GPU的模块直接替换进本教程。
下载完整输入、数据、9张图和提取脚本,保存为 vaspsol-plus.zip:
python3 -m zipfile -e vaspsol-plus.zip .
cd vaspsol-plus-practical-wave283
bash preview.sh
ls preview/figures
examples/保存48个实际条件的INCAR、POSCAR和KPOINTS,reference/是相应数值表;预览只读取这些数值,不重新计算。POTCAR和VASP程序需使用您自己的授权资源。新的DFT任务通过Slurm提交。
1 按用途选择参数#
常规水溶液先用 LSOL=.TRUE.、ISOL=2、LSOL_SCF=.TRUE.,明确填写实际浓度和离子半径。下面列出本构建常用物理参数;长度为Å,电子温度占据用的SIGMA与溶剂温度SOLTEMP是不同概念。
| 参数 | 作用与本例操作 |
|---|---|
| LSOL / ISOL | 开关;1为线性局域模型,2为非线性非局域模型 |
| LSOL_SCF | 是否在电子SCF内反馈溶剂;普通计算保持TRUE |
| SOLTEMP | 电解质模型温度K;本例另做318 K单参数对照 |
| A_K | FFT平滑长度;另做0.15 Å对照 |
| NC_K | 空腔密度阈值e/ų;ISOL1/2默认分别0.0025/0.015 |
| SIGMA_K | 空腔过渡宽度;另做0.7,勿与电子占据SIGMA混用 |
| TAU | 空腔表面项eV/Ų;ISOL1/2默认不同,另做0.001对照 |
| R_CAV | 空腔形成表面的偏移;另做0.3 Å |
| EB_K | 体相相对介电常数;另做60 |
| LNLDIEL | 非线性介电开关;FALSE固定密度响应见下文 |
| EPSILON_INF | 光频介电常数;另做2 |
| N_MOL | 体相溶剂分子数密度Å⁻³;另做0.03 |
| P_MOL | 溶剂分子偶极矩eÅ;另做0.45 |
| R_SOLV / R_DIEL | 溶剂/介电空腔半径;分别做1.6/1.2 Å对照 |
| R_B | 束缚电荷平滑长度;另做0.15 Å |
| LAMBDA_D_K | 德拜长度;另做6 Å,ISOL1也测试旧别名LAMBDA的读入 |
| LNLION | 非线性离子响应开关;另做FALSE |
| C_MOLAR | 电解质浓度mol/L;纯溶剂、0.1、1 M |
| ZION | 对称电解质的价态幅值;另做2 |
| D_ION / R_ION | 离子堆积直径/空腔半径;分别做5/3 Å单参数对照 |
| EFERMI_ref | 负值指定目标电子化学势eV,须有离子屏蔽 |
| EFERMI_tol | 化学势误差eV,本例1E-4 |
| capacitance_init | 电荷更新初始估计e/V,本例1或0.45 |
表中的替换值只用于看参数作用,不是一套可直接混用的“更准确水参数”。更换溶剂或离子模型,需要一起检查相应物理参数及拟合适用范围。官方项目说明介绍模型参数;实际读取名称以本构建OUTCAR为准,空腔宽度在这里写 SIGMA_K。
2 一次只改一项,保留参照#
cp -r examples/extensions-stack-recovery/hydronium-dielectric60 dielectric60
cp submit.sh dielectric60/
cd dielectric60
# 准备O、H势文件;若沿用ISTART=1,提供匹配WAVECAR
sbatch submit.sh
grep -A40 'Solvation model:' OUTCAR

图以相同1 M默认模型作参照,分别展示介电/溶剂、空腔/表面、离子参数。不同参数的横向尺度不同,图中变化大不表示该参数就应被任意调到“能量最低”。
3 固定电子密度的溶剂后处理#
如果只想研究同一个气相电子密度对流体模型的响应,可以采用下列高级设置;它与普通自洽溶剂计算不同。下面是实际线性介电固定密度例:
SYSTEM=hydronium-post-linear
ENCUT=450
PREC=Accurate
EDIFF=1E-6
NELECT=8
NBANDS=12
ISPIN=1
ISMEAR=0
SIGMA=0.05
ALGO=Normal
NELM=180
IBRION=-1
NSW=0
ISYM=0
LREAL=.FALSE.
LASPH=.TRUE.
LWAVE=.FALSE.
LCHARG=.FALSE.
LVHAR=.TRUE.
LSOL=.TRUE.
LSOL_SCF=.FALSE.
ISOL=2
C_MOLAR=1
R_ION=4
LNLDIEL=.FALSE.
ISTART=1
ICHARG=0
这里 LVHAR必须打开,触发完成电子SCF后的溶剂场求解与输出。本构建若同时 LSOL_SCF=.FALSE.、LVHAR=.FALSE.且不写总势,可能只完成气相电子SCF而没有计算所需的溶剂后处理,不能仅看到程序结束便把结果称作溶液响应。
grep -A32 'Begin Solvation calculations' vasp.log | tail -n 33
tail OSZICAR
ls PHI PHISOLV RHOION
| 固定密度模型 | 原生E0 / eV | 单列A_corr / eV |
|---|---|---|
| 线性介电 LNLDIEL=FALSE | −10.63810540 | −7.21084134 |
| 非线性介电 LNLDIEL=TRUE | −10.63810540 | −2.92855668 |
两者使用同一个气相密度,不反馈更新电子。原生E0仍是气相能量;A_corr单独描述此固定密度的流体响应,不能把表中的E0说成自洽溶液总能,也不能把这组对照混入前文自洽模型的能量排名。
4 哪些开关普通计算不用改#
I_NLOC_SOL属于当前源码内部空腔核分支;LNLTEST属于内部线性极限诊断,会极端改变模型参数。本教程不把这些诊断当作可供客户任意选择的物理水模型,也不声称已覆盖所有内部开关的全部取值。
head reference/parameter-controls.csv
bash preview.sh
CSV保留是否自洽、是否实际执行场求解的标记。通过这些列区分普通自洽结果、固定密度响应及只完成气相SCF的开关对照,再决定哪些数据可以放在同一张物理比较图里。