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。
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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。

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。