Ex76 过渡态任务的检查（一）

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前面我们介绍了怎么准备过渡态计算的INCAR，POSCAR，POTCAR和POTCAR，这一节理所当然，就是要提交任务了。过渡态计算的时候，和大多数的计算是一样的：检查输入文件，准备好脚本，敲命令提交任务。所以，我们就在这三个方面展开，具体讨论一下里面的细节部分，避免不必要的出错，提高计算的成功率和效率。

心态

算过渡态的时候，要把自己想象成一个整装待命的狙击手，要熟悉自己的枪（VASP），周围的环境（影响计算的因素），以及狙杀的对象（计算的体系）。

枪

也就是VASP的输入文件，开枪前，先检查一遍自己的枪有没有问题。

怎么检查呢？

大师兄本人的方法就是：不断在心里按着顺序默念：INCAR，KPOINTS，POSCAR，POTCAR。然后根据自己的经验检查并修改。这里你也许会说，大师兄，那是因为你有经验了啊，才能这么做，没有经验的我，该怎么办呢？

不要怕，我们下面慢慢分析。

INCAR

对于大多数的计算，影响计算时间的主要因素是KPOINTS，体系的大小，INCAR中关于收敛的参数。这三者紧密相连。而INCAR中的计算在粗算的这一个环节里面，对时间的影响不是很大。这给我们的启示就是：不管是粗算，还是后面提高精度的计算，我们使用同样的设置即可。大家一般来说的低高精度的计算，主要集中在EDIFF和EDIFFG这两个参数上。体系不是很特殊，EDIFF=1E-5; EDIFFG=-0.02 就足够了。完全没有必要再粗算的时候将它们的数值调大点或者调小点。如果可以这样思考的话，那我们就可以将INCAR的参数提前设置好，用的时候直接拿来就可以了。

想到了这一点，下面我们的任务就轻松了，可以写个脚本，直接敲个命令生成CI-NEB计算的INCAR。这里大师兄用的是另外一个办法：

1） 先准备好一个INCAR，里面肯定把CI-NEB计算的参数等乱七八糟的都写好了。

2）将INCAR放在一个固定的目录下面，比如：~/bin/INCAR_neb

3）提交任务前，将INCAR复制过来即可。

4）划重点：alias 的骚操作。

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cp ~/bin/INCAR_neb INCAR 
alias neb='cp ~/bin/INCAR_neb INCAR'

这样的话，我们直接敲个命令，就可以得到INCAR文件了。

INCAR的检查：

前面的做法，并不代表我们就可以直接使用INCAR文件了。能不能直接用，取决于我们的具体计算细节。若INCAR中的参数与当前任务的不一致，或者缺少某些参数，我们就需要更新一下，主要有以下几个方面：

1） INCAR中默认的插点数目和实际不一致，记得更新。

2）若POSCAR中的结构有磁性，并且和INCAR中的不一致，记得更新；

3）如使用DFT-D2，INCAR中C6和R6的设置和POSCAR中的元素不一致，记得更新；

4）如使用DFT+U，INCAR中U和J的设置与POSCAR中的元素不一致，记得更新。

5）若计算的体系键能比较大，ISPRING这个参数可以稍微修改下，比如从-5调小到-8。

6）若发现slab体系粗算的时候，不怎么收敛，偶极校正取消一下。

KPOINTS的检查：

我们在粗算阶段，KPOINTS直接用gamma点即可。为了方便可以使用脚本kponits.sh 1 1 1 直接生成。也可以添加到我们的alias这个命令中：

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alias neb='cp ~/bin/INCAR_neb INCAR && kpoints.sh 1 1 1 '

POTCAR 的检查：

可以使用我们前面的自动生成与POSCAR对应POTCAR的脚本：

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cp 01/POSCAR . && pospot.sh && rm POSCAR

为了方便，也可以直接将上面这句话添加到alias里面：

1
alias neb='cp ~/bin/INCAR_neb INCAR && kpoints.sh 1 1 1 && cp 01/POSCAR . && pospot.sh && rm POSCAR '

POSCAR的检查：

POSCAR被归结到枪这一部分，其实也是我们狙杀的对象。在粗算这部分的检查，需要注意的地方有：

1） 确保slab被固定住了；否则你算完会发现表面的原子都疯掉了。前面我们讲过怎么通过脚本或者sed命令批量固定了，就不再过多叙述。

2）使用p4v一次性打开所有的POSCAR文件：p4v 0*/POSCAR ; 这里大师兄也是用了alias

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2
alias pp='p4v 0*/POSCAR'
alias ap='ase-gui 0*/POSCAR'

上面的2个操作都是在Linux下面的，p4v和ase-gui大家根据习惯随便选一款即可。

  • 使用p4vasp，然后挨个点IMAGE对应的POSCAR，检查结构对不对；

  • 使用ase-gui 将所有的文件全部打开后，摁键盘的PageUp和PageDown这2个键，类似于自己看一帧一帧的电影，体验也很棒。

  • 检查插点的时候，原子是不是乱套了，没有一一对应；
  • 检查我们插的点，是不是具有很好的化学或者物理意义，也就是预先评估下自己猜的这个路径靠不靠谱。

3) 使用Windows的用户先不用着急，大师兄正在学习VASPkit+VDM的骚操作。学会了下一节会及时更新，并提交过渡态的计算。

前面一节，我们提到说，在Ubuntu或者其他Linux系统下面，可以使用p4vasp或者ASE将结构批量打开，查看我们初步设置的NEB路径是否合理。但是在Windows系统下，我们不方便使用命令进行查看。这里介绍一下在Windows下面通过VASPkit结合VMD查看NEB路径结构的方法。

软件的获取：

vaspkit的使用

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iciq-lq@ln3:/THFS/home/iciq-lq/demo_neb$ ls
00  01  02  03  04  05  06  07  08  09  INCAR  KPOINTS  NEB.pdb  POTCAR
iciq-lq@ln3:/THFS/home/iciq-lq/demo_neb$ rm NEB.pdb 
iciq-lq@ln3:/THFS/home/iciq-lq/demo_neb$ ls
00  01  02  03  04  05  06  07  08  09  INCAR  KPOINTS  POTCAR
iciq-lq@ln3:/THFS/home/iciq-lq/demo_neb$ vaspkit 
 
 +---------------------------------------------------------------+
 |             VASPKIT Version: 0.71 (16 Nov. 2018)              |
 |       A Pre- and Post-Processing Program for VASP Code        |
 |       Official Website: http://vaspkit.sourceforge.net        |

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 0)  Quit                                                         
 ------------>>
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 ==================== Catalysis-ElectroChem Kit ==================
 501) Thermal Corrections for Adsorbate                      
 502) Thermal Corrections for Gas                    
 503) d-Band Center (experimental)                    
 504) Convert NEB-Path to PDB Format for Animation                    
                                                                  
 0)   Quit                                                        
 9)   Back                                                        
 ------------>>
504
 +-------------------------- Warm Tips --------------------------+
         See An Example in vaspkit/examples/neb_animation.        
 +---------------------------------------------------------------+
 -->> (1) Reading Structural Parameters from 00/POSCAR File...
 +---------------------------------------------------------------+
*
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 |               Selective Dynamics is Activated!                |
 +---------------------------------------------------------------+
 -->> (*) Reading Structural Parameters from 09/POSCAR File...
 +---------------------------------------------------------------+
 |               Selective Dynamics is Activated!                |
 +---------------------------------------------------------------+
 +---------------------------------------------------------------+
 |                         * DISCLAIMER *                        |
 |        CHECK Your Results for Consistency if Necessary        |
 |   Bug Reports and Suggestions for Improvements Are Welcome    |
 | Citation of VASPKIT Is Not Mandatory BUT Would Be Appreciated |
 |                     (^.^) GOOD LUCK (^.^)                     |
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 iciq-lq@ln3:/THFS/home/iciq-lq/demo_neb$ 
iciq-lq@ln3:/THFS/home/iciq-lq/demo_neb$ ls
00  01  02  03  04  05  06  07  08  09  INCAR  KPOINTS  NEB.pdb  POTCAR
iciq-lq@ln3:/THFS/home/iciq-lq/demo_neb$ 
iciq-lq@ln3:/THFS/home/iciq-lq/demo_neb$

  • 在终端输入:vaspkit
  • 输入：5 后回车
  • 输入：504 后回车
  • 然后你会得到一个NEB.pdb文件。
  • pdb文件包含了00到09这几个文件夹中POSCAR的结构信息，用以VMD进行 查看。

VMD 查看pdb文件

使用VMD查看pdb的方法，我们将VASPkit中的具体说明拿过来展示一下：

  • 在Windows系统中启动VMD程序
  • 将我们在服务器中生成的NEB.pdb文件下载到本地，然后拖到VMD的界面
  • 在VMD主窗口选择菜单 Display —> Orthographic 正交显示模式
  • 在VMD主窗口选择菜单Graphics —> Representations —> Drawing Methods 选择 CPK
  • 默认是不显示盒子边界的，在VMD主窗口选择菜单 Extensions ,选择 Tk Console , 在弹出的VMD TkConsole 窗口中输入 pbc box -color white ，然后回车，查看模型结构。
  • 点界面的右下角的箭头后，你可以看到我们初步猜测的NEB路径中原子快速动起来了。箭头左面有个speed，我们可以调节原子的速度。
  • 在VMD主窗口选择菜单 Mouse —> Label —> 2， 然后去模型界面上，点与NEB路径中最相关的2个原子，就可以查看NEB路径中，原子间距离随着IMAGE结构的变化了。

总结

Windows下的用户，在做过渡态计算的时候，可视化是一个痛点，通常来说，Images中的结构都只能一个一个打开查看，计算的时候不能很好地体会一个反应的发生路径。使用VASPkit则可以顺利地解决这个问题，这个功能更详细的说明，请参考VASPkit的使用手册。当然，这个方法也适用于Linux操作系统下VASPkit + VMD的操作。此外，大师兄还是建议大家有余力的时候多多接触类似于Ubuntu，Centos这样的Linux操作系统。