Ex22 乙醇气相分子的优化
前面我们终于讲完了 $\rm{O_2}$ 分子优化的例子。相信大家对 VASP 计算已经有了一个初步的理解。这一节我们继续学习气相分子的优化。为了让大家进一步了解计算的过程，我们选取一个稍微复杂的分子作为例子：乙醇（$\rm{CH_3CH_2OH}$）。
问：把大象装进冰箱需要几步？
大师兄，这个问题我早就知道答案了。为啥还问这样低智商的问题？
大师兄要求的不是让你回答开冰箱门，装进去，关门的这三步。而是让你尝试回想一下：当你第一次接触这个问题的时候，你的反应是什么？
大师兄比较笨，我的第一反应是，这怎么可能？ 冰箱那么点，大象那么大。
当朋友告诉我答案的时候，才恍然大悟，这跟大小没关系。
同样的，怎么用 VASP 计算乙醇分子？很多童鞋就如同第一次被问到大象这个问题一样不知所措。答，也是三步！
1） 打开冰箱：准备 VASP 文件
2） 把大象塞进去：准备乙醇分子模型
3）关上冰箱：运行 VASP
1. 打开冰箱：
我们可以直接用O$_2$分子计算的输入文件，
1.1 复习一下前面学到的INCAR和KPOINTS的内容：
1）乙醇分子是闭壳层的分子，没有磁性，不需要ISPIN=2
2）气相分子计算，我们要用ISMEAR=0，SIGMA取值要小，SIGMA=0.02；
# 表示注释，这个符号后面的内容，VASP在运行的时候不考虑。
示例 1 ：1
2ENCUT = 400
# ENCUT = 500
和1
ENCUT = 400
效果是一样的。
示例 2：# 的用法：
VASP 计算中一些常见的错误，以及注意事项，你可以通过 # 写在INCAR里面，方便计算的时候进行设置。可以 # 开头，单起一行，也可以在参数的最后面加上注释。新手们刚刚开始，可以结合 VASP 官网参考书，把用到的INCAR参数注释下来，时间长了慢慢就掌握了。
3）气相分子计算，K点使用Gamma点就够了；
1 | K-POINTS |
2 把大象塞到冰箱里面 :POSCAR的准备（本节重点）
前面我们学习到，一个好的初始结构会加快计算，获取准确的计算结果。因此我们需要去找一个合理的模型。对于气相分子的结构，一是手动搭建，大师兄推荐用 GaussView，另一个办法就是找数据库，大师兄推荐英国皇家学会的 ChemScpider。网址：http://www.chemspider.com
下面我们把手动搭建乙醇分子的模型具体解释一下：
2.1 打开网站
搜索框中输入： 分子名称Ethanol 或者 分子式C2H6O…. 点击搜索，等待结果：
上面箭头指的两个地方随便点，效果是一样的，如下：
分子默认显示 2D 的结构，点击箭头指的 3D，切换。第二个箭头所指的有对应结构的维基百科链接，翻墙的筒子们可以查阅下相关结构的知识。选择3D后，如下：
点击箭头指的地方保存，浏览器会下载对应的 .mol 文件，文件名为该结构在数据库中的编号。
.mol文件也是纯文本，使用Notepad++ 打开如下：看到这么多内容，不要害怕！
注： 不仅仅是 .mol 文件，很多结构文件都是文本格式，直接打开就是。
从里面找到乙醇结构的 $x, y, z$ 坐标信息
删除上图中除红色框之外的所有行，1-4行，以及 14 至最后一行，只保留 $x, y, z$ 坐标信息的那几行。
手动写POSCAR，首先你要熟记的格式，知道POSCAR从头开始，往下每一行代表的内容。
我们的模型是把乙醇分子放到一个 $ 20 \times 20 \times 20~A^3 $ 的格子里面。输入完之后，坐标后面的元素符号以及那些 $0$ $0$ $0$ 可以删掉，也可以不管。
关键点1： .mol文件中，坐标那几行中的第 4 列写到POSCAR中的第 6, 7行！
关键点2： 注意坐标为 Cartesian 或者是 Direct. Direct 是分数坐标，其 $x, y, z$ 值都小于 1.
如果你想删掉图中坐标第3列后面的内容：大师兄推荐notepad++里面的列块模式：如下：
点击之后，可能会弹出对话框，告诉你如何使用，列块模式
方法1：
摁住 Alt 键，然后用鼠标选择文本，不同电脑可能不一样，大师兄这边同时摁住 Ctrl 和 Alt 两个键，然后用鼠标选择的。
方法2：
同时摁住 Alt和Shift键，通过键盘上前后左右的箭头选择文本
大家可以尝试下，选中效果如图：
然后点键盘上的Delete键删除.
然后另存为POSCAR即可。
我们可以使用 p4vasp 来查看一下模型的结构：如下图
我靠，师兄，结构怎么跑到格子外面啦？前面 $\rm{O_2}$ 分子的学习中，你已经知道了这是因为周期性导致的显示问题。对计算不会产生影响。这个结构可以拿来直接用。
如果感觉不爽，想把结构放到中间，可以这么做：
数学上，把 $x, y, z$ 坐标统统加上 $10$ 即可；
软件使用上，我们讲一下 p4vasp 的操作方法：
选择 edit –> Move atoms
Move group 是你要移动的原子，这里大师兄直接输入了 C H O 三个元素符号（中间有空格）表示选择所有元素的原子。然后在 Vector 中选择 $x, y, z$ 三个方向上移动的大小。你也可以写 $1$ $1$ $1$，然后点击 Move 按钮 $10$ 次。
如果你想通过选择原子来实现移动的话(不直接在 Move group 里面输入 C H O)，需要按照大师兄说的步骤走：
1) 空格键结合鼠标选中所有的原子；鼠标指到原子上就点一下空格键
2) 选中原子后，主界面会显示一些数字，这些数字和 POSCAR 中元素的顺序是一致的；
3) 所有原子选中后，左下角的框中点击 Get group，会显示选择的那些原子；
4) 在 Vector 中选择 $x, y, z$ 三个方向上移动的大小，然后点击 Move 按钮。
上面一堆废话就此打住，结果就是这样子的：
然后点击 file -> Save system as -> 选择目录 -> 保存成POSCAR
POTCAR
POSCAR 讲完了，我们就要按照里面的元素顺序制备POTCAR了。
首先: 我们要准备 O C H 三个元素的POTCAR，去POTCAR的数据库中去找：
然后复制到当前目录下，三个元素的POTCAR分别命名为：POTCAR-O, POTCAR-C和 POTCAR-H， 把三个元素的POTCAR合并在一起，命令就是
1 | cat POTCAR-O POTCAR-C POTCAR-H >> POTCAR |
3 提交任务
提交任务之前，需要再次检查自己的输入文件一遍，没有问题，提交直至结束。
4 扩展练习：
4.1 从头到尾，认真重复本节中大师兄的操作；
4.2 记住本节讲解的内容，自己重复一遍操作，直至自己通过文本编辑器会搭建结构模型；
4.3 运行乙醇计算的例子；
4.4 尝试使用 GaussView，Materials Studio (MS)，以及其他可视化界面搭建模型；
4.5 学会使用 VESTA 导出POTCAR格式的结构数据。
5 总结：
本节，我们主要讨论了一下分子模型的数据库搜索和搭建工作。希望大家能够完全掌握本节的所有内容和细节。在计算中，你会遇到各种各样的结构文件，其实都是$xyz$坐标的衍生物而已。不要害怕，直接打开它们，学会提取里面有价值的信息。