用CP2K程序進(jìn)行振動(dòng)頻率分析,首先需要設(shè)置RUN_TYPE為VIBRATIONAL_ANALYSIS。輸入文件例子如下:
&GLOBAL PROJECT cp2k RUN_TYPE VIBRATIONAL_ANALYSIS PRINT_LEVEL medium &END GLOBAL |
然后,設(shè)置頻率分析部分輸入文件
&VIBRATIONAL_ANALYSIS DX 0.01 INTENSITIES F NPROC_REP 128 FULLY_PERIODIC T &END VIBRATIONAL_ANALYSIS |
CP2K計(jì)算頻率使用的是數(shù)值算法,即對(duì)每個(gè)原子向+x, -x, +y, -y, +z, -z 6個(gè)方向分別進(jìn)行移動(dòng),用數(shù)值的方法得到能量的二階導(dǎo)(即力常數(shù)),然后計(jì)算頻率。所以,如果有N個(gè)原子要進(jìn)行移動(dòng),總共要進(jìn)行6N+1次SCF收斂計(jì)算。
關(guān)鍵詞 |
設(shè)置示例 |
解釋 |
DX |
0.01 |
每次移動(dòng)原子時(shí)的步長 |
INTENSITIES |
F |
是否計(jì)算紅外強(qiáng)度。如果設(shè)置為T,需要在DFT部分進(jìn)行偶極矩的計(jì)算(關(guān)鍵詞MOMENTS)。 |
NPROC_REP |
128 |
并行計(jì)算頻率時(shí),每個(gè)REPLICA使用的CPU數(shù)目 |
FULLY_PERIODIC |
T |
避免從Hessian矩陣中消除轉(zhuǎn)動(dòng)模式。開啟該關(guān)鍵詞后,對(duì)于N個(gè)原子的體系會(huì)計(jì)算出3N-3個(gè)頻率,其中包含了3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。 |
要計(jì)算部分原子的振動(dòng)頻率,有兩種辦法。一種是直接在MOTION中使用CONSTRAINT對(duì)不需要進(jìn)行頻率分析的原子進(jìn)行固定。一種是使用MODE_SELECTIVE模式。例子如下:
&VIBRATIONAL_ANALYSIS NPROC_REP 16 DX 0.01 INTENSITIES T &MODE_SELECTIVE ATOMS 82 83 INITIAL_GUESS ATOMIC EPS_NORM 1.0E-5 EPS_MAX_VAL 1.0E-6 &INVOLVED_ATOMS INVOLVED_ATOMS 82 83 &END INVOLVED_ATOMS &END &MODE_SELECTIVE &END VIBRATIONAL_ANALYSIS |
上面的例子中,對(duì)82?和83兩個(gè)原子進(jìn)行了振動(dòng)頻率分子。需要注意的是,使用這種方法計(jì)算頻率,使用的REPLICA數(shù)目不能太少。REPLICA的數(shù)目是這樣計(jì)算的:NREP=總CPU數(shù)目/NPROC_REP。上述輸入文件,如果使用的總CPU數(shù)目為64,則共有NREP=4,即共有4個(gè)REPLICA。如果只使用一個(gè)REPLICA,使用MODE_SELECTIVE算法計(jì)算頻率時(shí),就會(huì)只跟蹤一個(gè)頻率,無法得到正確的結(jié)果。
另外,使用CP2K程序計(jì)算一個(gè)優(yōu)化好的結(jié)構(gòu)式的頻率時(shí),也常會(huì)出現(xiàn)多個(gè)虛頻。這并非是幾何優(yōu)化出現(xiàn)了問題,而是CP2K計(jì)算使用GTH贗勢(shì)時(shí)存在的一個(gè)問題。詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參考:
https://groups.google.com/forum/?fromgroups#!topic/cp2k/DVCV0epl7Wo
?
解決方案有四種:
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使用NLCC贗勢(shì)。http://arxiv.org/abs/1212.6011?不過,NLCC贗勢(shì)很不完整,只有B-Cl的元素有,且只提供了PBE泛函的贗勢(shì)。
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增大CUTOFF,使用600 Ry以上的CUTOFF。
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在XC_GRID部分使用平滑參數(shù)SMOOTING。不推薦使用。
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在XC_GRID部分使用USE_FINER_GRID。加上這個(gè)參數(shù)后,XC部分的格點(diǎn)的精度提高為4*CUTOFF
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