VTST专题

VTST:晶胞与原子共同参与的NEB输入

以两原子Si弹性形变路径演示LNEBCELL、端点计算、晶胞表示和提交步骤。

更新于 2026-11-14约 4 分钟阅读按任务与环境选择适用配置
阅读本篇目录

普通NEB通常固定晶胞,只移动原子。LNEBCELL=.TRUE. 让晶胞自由度也参与路径力,用于学习固态NEB的结构与应力耦合。本例是两原子Si的弹性体积形变路径,端点对应常规晶格尺度5.25和5.60Å,中间初猜5.30Å;它不是相变或材料能垒研究。

下载完整输入、实际输出、结构和绘图脚本,保存为 example.zip:

python3 -m zipfile -e example.zip .
cd vtst-cell-NEB-triangular
bash read.sh
bash plot.sh

软件为 vasp/6.6.1-8173m-vtst,VASP 6.6.1 CPU VTST与Intel oneAPI环境。默认读取现成结果,依赖ASE、NumPy和Matplotlib。

实际计算的端点和中间晶胞

1. 晶胞表示先保持一致#

本例所有图像采用同一空间旋转后的下三角行向量晶胞。ASE与POSCAR按行写晶格矢量,Fortran内部按列存储,两种“三角”说法不能混用。

当前VTST晶胞力分支需要兼容的晶胞表示来去除刚体转动。转换时必须给所有图像的晶胞和笛卡尔原子坐标施加同一个旋转,保持晶格度量、体积、分数坐标及物理结构不变,不能逐个任意旋转图像。

# 已有ASE Atoms列表images,使用共同旋转
_, Q = images[0].cell.standard_form(form='lower')
R = Q.T
for atoms in images:
    atoms.set_cell(atoms.cell.array @ R, scale_atoms=False)
    atoms.positions[:] = atoms.positions @ R

该示意适合本例共享晶胞取向的路径。一般变胞路径还需确认共同旋转后每个图像的表示兼容;资料包已经提供处理好的输入。

2. 完整输入#

cat inputs/INCAR
cat inputs/01/POSCAR
cat inputs/KPOINTS

INCAR:

SYSTEM=Si2 isotropic strain-path SSNEB teaching case
ENCUT=400
PREC=Accurate
EDIFF=1e-6
EDIFFG=-1e-12
ISPIN=1
ISYM=0
ISMEAR=0
SIGMA=0.05
NELM=120
ALGO=Normal
LREAL=.FALSE.
LASPH=.TRUE.
NCORE=1
LWAVE=.FALSE.
LCHARG=.FALSE.
IBRION=3
POTIM=0
NSW=60
ISIF=3
ICHAIN=0
IMAGES=1
IOPT=7
LNEBCELL=.TRUE.
LCLIMB=.FALSE.
SPRING=-5
TIMESTEP=0.1
MAXMOVE=0.05
EFIRST=-9.9869071
ELAST=-10.21809569

中间图像POSCAR:

Si
 1.0000000000000000
     3.7476659402887020    0.0000000000000006    0.0000000000000003
     1.8738329701443510    3.2455739091877112    0.0000000000000000
     1.8738329701443510    1.0818579697292381    3.0599564267050168
 Si 
   2
Direct
  0.0000000000000000  0.0000000000000000  0.0000000000000000
  0.2500000000000000  0.2500000000000001  0.2500000000000000

KPOINTS:

Gamma 3x3x3
0
Gamma
3 3 3
0 0 0

ISIF=3 提供应力相关自由度,LNEBCELL 打开联合路径,IOPT=7 使用FIRE,POTIM=0 由VTST优化器接管。电子收敛为 1E-6。

本例物理判断标准是联合力范数低于 0.02。输入中极小的 EDIFFG=-1E-12 是为了避免当前驱动只看到很小的原子力便提前退出;不能把它解释为晶胞力达到1E-12。本例固定最多60步,计算后还要读取完整原子—晶胞联合力判断结果。

3. 先端点,后中间路径#

python3 prepare.py
cp /你的势目录/Si/POTCAR work-new/POTCAR
cd work-new
sbatch ../submit.sh
squeue -u "$USER"

脚本先算 endpoint-00 和 endpoint-02 的静态电子能量,提取各自最终TOTEN,然后写入路径的 EFIRST、ELAST,最后运行中间图像。不要把本篇列出的端点能量直接用于自己的结构或势文件。

每次使用4个MPI进程、OMP线程1,提交模板按4×14申请56核整节点,按整节点计费。脚本保存每阶段原生日志和退出信息,资料包不含POTCAR。

4. 完成后读取#

cd ..
bash read.sh work-new
bash plot.sh
cat analysis-read/DATA-VALIDATION.json

结果解释见变胞路径力、体积与实际结构。换更复杂体系时,应增加图像、检查路径是否保持预期结构并做精度测试。

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。

查看配图

放大后可滚动查看细节,按 Esc 关闭。

100%查看原图 ↗