VASP：NVT 系综下的分子动力学

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本教程算力资源采用「单卡 RTX4090」。

Vienna Ab initio Simulation Package (VASP) 是一个计算机程序，用于从第一性原理进行原子尺度材料建模，例如电子结构计算和量子力学分子动力学。

在 VASP 中进行分子动力学模拟时，不需要提供力场参数，只需提供原子的初始结构即可。 VASP 将通过电子波函数的正交化求解原子受力，进而求解牛顿运动方程，从而模拟原子的运动轨迹。

一、教程内容

本次教程将演示 NVT 系综下的分子动力学，通过本教程，您将了解 VASP 分子动力学的核心命令 tag：以 NVT 为例。

MDALGO = 2
SMASS = -1

用户可根据需要修改 tag，以实现其他不同系综的分子动力学模拟。

效果示例

二、输入文件说明

本教程将使用 INCAR 、 POSCAR 、 KPOINTS 和 POTCAR 作为输入文件。

1. INCAR

SYSTEM = Si
ISYM   = 0        ! 无对称性

! ab initio
PREC   = Normal   ! 普通精度
IVDW   = 10       ! 考虑 vdw 修正

ISMEAR = 0      ! 高斯占据
SIGMA  = 0.02   ! 高斯展宽 0.02eV

ENCUT  = 300    ! 波函数截断能量 300eV
EDIFF  = 1e-5   ! 电子步精度 1e-5eV

LWAVE  = F      ! 不保存波函数
LCHARG = F      ! 不保存电荷
LREAL  = F      ! 不投影到实空间计算

! 分子动力学
IBRION = 0        ! 原子坐标更新模式为分子动力学
NSW    = 500    ! 步数为 500
POTIM  = 5      ! 时间间隔为 5fs

! NVT 系综
MDALGO = 2        ! NVT 系综设置       
SMASS =-1          ! NVT 系综设置
TEBEG = 500       ! 开始和结束的温度
TEEND = 500       ! 保持一致为 500K
ISIF   = 2        ! 保持原胞体积不变

2. POSCAR

为了简化计算，本次只采用 8 个原子的小超胞。

Si
   1.00000000000000
     5.4654798508000004    0.0000000000000000    0.0000000000000000
     0.0000000000000000    5.4654798508000004    0.0000000000000000
     0.0000000000000000    0.0000000000000000    5.4654798508000004
   Si
     8
Direct
  0.0000000000000000  0.0000000000000000  0.0000000000000000
  0.5000000000000000  0.5000000000000000  0.0000000000000000
  0.5000000000000000  0.0000000000000000  0.5000000000000000
  0.0000000000000000  0.5000000000000000  0.5000000000000000
  0.2500000000000000  0.2500000000000000  0.2500000000000000
  0.7500000000000000  0.7500000000000000  0.2500000000000000
  0.7500000000000000  0.2500000000000000  0.7500000000000000
  0.2500000000000000  0.7500000000000000  0.7500000000000000

3. KPOINTS

为了减少计算资源，只选了 2x2x2 的 k 网格点。

Not only Gamma point
 0
Gamma
 2 2 2
 0 0 0

4. POTCAR

系统对应元素的赝势组合，这里为 Si 的赝势。

操作步骤

1. 克隆并启动容器

等待加载完毕后点击打开工作空间

2. 上传文件

2.1 打开终端

2.2 输入以下命令进入目录

cd md

2.3 上传准备好的硅赝势，本教程已将其他文件准备完毕

此处可以使用官网示例里的赝势 POTCAR 文件

将文件放到目录中

3. 输入以下命令运行 vasp

mpirun -n 1 vasp_std

4. 查看原子轨迹

待 vasp 运行完毕后，即可下载原子轨迹文件。

用 ovito 打开导出动图。