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科学网差分电荷密度图、电荷局域密度图(ELF)的画

作者: 海狮文学 发布时间: 2021年03月22日 12:35:17

1) 电荷密度图、差分电荷密度图及ELF的原理

2)  计算方法及参数设置

影响ELF准确性的参数有哪些?  在计算效率与准确性/精确性之间权衡。

Ecut, KPOINTS?

3)  画法及单位问题

4)    差分电荷电荷密度图与ELF判断成键情形的各自优缺点

5)     软件开发->背后物理化学意义的深入认识->具体应用

       (软件开发者,这三方面都做得非常好;其他使用者,应将关注重点放在后面两个部分)

mulitiwfn, calypso,dfpt by Dr Huang

6) Isosurface 、slice、ELF、charge density 物理意义



算法:

(1) 价电荷态密度图计算时,必须将NGX/Y/Z注释掉,不然结果有误

SYSTEM= scf for band and dos

PREC=Accurate

EDIFF= 1e-5

ENCUT= 600.0

ISTART= 0 ; IBRION = 2  

ISMEAR= 1 ; SIGMA = 0.2

#NGX = 24

#NGY = 24

#NGZ = 48




题记(Thanks to Ruizhi):

通常电荷密度图、差分电荷密度图及ELF看原子间 成键与否的效果都差不多, 也即用电荷密度图(来自自洽计算的CHGCAR,因算的是价电子,因此也称价电荷密度图)即可看出一般的成键情况,只是成键非常不明显时,才看差分电荷密度图及ELF。

Slice是平面图,截取某一个面上的电荷密度分布;---电荷密度等高线的2维投影

isosurfaces是立体图,晶格立体图中等电荷密度线(isosurface确定的值)的立体显示。--电荷密度等高线

(理解电荷密度图背后的原理才是王道。)

单位问题:


sobereva

单位都是a.u.,即electron/bohr^3。不管你用gview、VMD、chemcraft、molekel等任何可视化程序看,程序都不会自动修改格点数据值,单位也因此都是a.u.。


VESTA中是e/bohr^3,      


手册


CHG stores lattice vectors, atomic coordinates, and total charge densities multiplied by

the unit-cell volume, V . PAW one-center occupancies are added to them in CHGCAR.

Though both CHG and CHGCAR provide us with the same information on the valence

charges, the file size of CHG is smaller than that of CHGCAR owing to the lower accuracy

of the numerical data.

PARCHG has the same format as CHG has, storing partial charge

densities of a particular k-point and/or band. When these files are read in to visualize

isosurfaces and sections, data values are divided by V in the unit of bohr3. The unit of

charge densities input by VESTA is, therefore, bohr−3.




参数设置与比较测试:


/db/home/yexq/work/elec-dos/elf/sch10-cmcm/lowk-ecut


cat  INCAR

SYSTEM=Static- self-consistent


PREC = Accurate    

ENCUT = 400

EDIFF = 1e-6

ISTART = 0; IBRION = 2

POTIM = 0.1

ISMEAR =1; SIGMA = 0.2

LELF=T



SYSTEM=Static- self-consistent


PREC = Accurate    

ENCUT = 600

EDIFF = 1e-6

ISTART = 0; IBRION = 2

POTIM = 0.1

ISMEAR =1; SIGMA = 0.2

LELF=T



./kpointstoMS POSCAR


The three qualities of k-point separation for CASTEP (1/Angstrom) >>>

coarse.le..08 & medium.le..05 & fine.le..04

Please input the quality of Monkhorst-Pack grid (Default is .035) >>>


0.03  vs  0.04 vs 0.05



问题:

(1) 不同晶面的差分电荷密度图如何画?

Utilities->2D Data Display->Coutours->Slice->hkl
然后还有distance from origin可以调
【?】


(2) VESTA 讀入 CHGCAR 後 會將所有的值除以體積,且單位是用 Bohr?


(3) 做出 3D isosurface 可以配合 Edit --> Lattice Planes 做剖面分析



差分电荷密度图的画法

使用的软件:VASP, VESTA, SshClient

Definition

差分电荷密度 (deformation charge density) : 成键后的电荷密度与对应的点的原子电荷密度之差。通过差分电荷密度的计算和分析,可以清楚地得到在成键和成键电子耦合过程中的电荷移动以及成键极化方向等性质。

二次差分电荷密度 (difference charge density) :指同一个体系化学成分或者几何构型改变之后电荷的重新分布。

一 差分电荷密度计算

Charge density difference of system AB: ∆ρ = ρAB − ρA − ρB

NOTE:

AB, A, B 需放在相同大小的空间格子。

In calculation of the latter two quantities, the atomic positions are fixed as those they have in the AB system.

Some NGX NGY NGZ

结构优化后的自洽计算