跳转至

示例 04-3：CO 分子在真空盒子中的结构优化（vasp_gam）

目的

  • 演示孤立分子的标准设置：大盒子、只用 Γ 点、vasp_gam、ISMEAR=0、ISIF=2；
  • 得到 CO 的平衡键长和总能，后者可直接用于第10章的吸附能计算。

对应教程：第4章 结构优化与状态方程（§7）。

文件说明

文件 说明
INCAR ENCUT=520、ISMEAR=0、SIGMA=0.01、ISPIN=1、IBRION=2、ISIF=2
POSCAR 15 Å 立方盒子，CO 沿 z 方向放在中心，初始键长 1.16 Å（笛卡尔坐标）
KPOINTS 只含 Γ 点（Gamma 1 1 1），与 vasp_gam 配套
job.slurm 使用 vasp_gam 的 Slurm 脚本
POTCAR 不提供，按 C、O 顺序拼接

运行步骤

cd VASP/examples/04-relax-co-molecule
cat $VASP_PP_PATH/potpaw_PBE/{C,O}/POTCAR > POTCAR
grep TITEL POTCAR
sbatch job.slurm                  # 或：mpirun -np 8 vasp_gam > vasp.out

预期结果 / 如何检查

grep "reached required accuracy" OUTCAR
grep "F=" OSZICAR | tail -1                       # 最后一步的总能（E0 列即 sigma->0 能量）
python -c "from ase.io import read; a=read('CONTCAR'); print('d(C-O) = %.4f A' % a.get_distance(0, 1, mic=True))"
  • 键长应收缩到约 1.13–1.14 Å（PBE 近似值；实验值 1.128 Å）。
  • 一般 5–10 个离子步内收敛。

注意事项

  • vasp_gam 只能用于只有 Γ 点的 KPOINTS；体相计算请用 vasp_std。若集群没有编译 vasp_gam，用 vasp_std 也能得到相同结果，只是更慢。
  • 不要用 ISMEAR=-5（四面体方法需要至少 4 个 k 点），也不要优化盒子（ISIF 必须为 2）。
  • O2 等开壳层分子需要 ISPIN=2 并设置 MAGMOM（如 MAGMOM = 2*1）或 NUPDOWN = 2。
  • 用于吸附能时，气相分子与表面计算的 ENCUT、PREC、泛函、vdW 修正必须一致；建议测试 12/15/18 Å 三种盒子，能量差 < 1–2 meV 即可。