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【入门基础教程】如何进行二维周期性体系表面吸附的结合能(吸附能)、能量分解pEDA

BAND中的二维体系是真正的二维体系,并不需要加真空层。在Main菜单中,Periodicity一栏显示的是Slab。因此BAND对二维、一维体系的计算效率高于VASP等平面波程序。

由于pEDA分析支持正常k空间布点,而NOCV则只支持Gamma点,因此建议二者分别计算。本文使用AMS2019.301以上的版本完成。

模型

二维周期性体系的建模,参考:从三维晶体切割出二维表面这里我们用现成的模型:

    Atoms
        Mg 0.5952900648117065 0.5952714085578918 1.669389009475708
        Mg 2.083763837814331 -0.8932194709777832 -0.3998482525348663
        Mg -2.381629705429077 0.5952858924865723 1.650922179222107
        Mg -0.8931822776794434 -0.8931437730789185 -0.3998597264289856
        O 2.0837242603302 -0.8932545781135559 1.721166849136353
        O -0.8931580781936646 -0.8930988311767578 1.721139311790466
        O 0.5958311557769775 0.5952631831169128 -0.4591511785984039
        O -2.38149356842041 0.595311164855957 -0.4593693315982819
        O 0.5951411128044128 0.5954184532165527 4.201965808868408
        C 0.5957195162773132 0.5962072014808655 5.353646278381348
    End
    Lattice
        2.976919651031494 -2.976919651031494 0.0
        2.976919651031494 2.976919651031494 0.0
    End

把这段数据直接复制到Input窗口即可。注意,此时Main窗口的Periodicity自动修改为Slab了,也就是一个真正的二维材料,用户不需要手动添加真空层,因为上下表面为半无限大的真空。晶格常数也是2*2矩阵而非3*3矩阵

第二步:设置计算参数

严格的说,需要先对吸附模型进行结构优化,但本例仅仅为了演示pEDA的功能,因此省去了结构优化,而假定上述得到的结构是优化好的结构。设置参数如下:

注意,泛函、基组的选择,请参考不同泛函的特点ADF:一般情况下如何选择基组Basis SetADF:对同一种元素的不同原子指定不同基组。这里是研究弱键吸附作用,因此选择色散修正泛函-D3(BJ)。

将CO和MgO表面分成2个区,分区方法参考如何创建分区,如下图:

设置K点越大越精确,但计算量也越大:

勾选该选项,即开启pEDA功能

设置完成后,File > Save As保存任务。

第三步:运行任务

提交任务的方式,参考正式版的安装、维护与升级。如果提交到Linux系统,参考:Linux系统中,片段分析如何使用run文件提交任务

第四步:结果查看

SCM - Output - Properties > PEDA Energy Terms即可看到能量分解的情况。

   P E D A   E n e r g y   T e r m s
  -------------------------------------------------------------------
                      au           eV     kcal/mol       kJ/mol
  -------------------------------------------------------------------

 Main bond energy terms
   E_Pauli  |    0.01316        0.358         8.26         34.6
   E_disp   |   -0.00549       -0.149        -3.45        -14.4
   E_elstat |   -0.00829       -0.226        -5.20        -21.8
   E_orb    |   -0.00702       -0.191        -4.40        -18.4
            |  ---------    ---------    ---------    ---------
   E_int    |   -0.00764       -0.208        -4.79        -20.1

其中△Eint表示两个分区之间的结合能,对本体系,也就是吸附能。其他各项能量的含义,请参考pEDA能量各项的含义