乙醇分子的震动模式VASP计算和可视化分析

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为什么要计算震动频率？

我们通过DFT计算对分子和固体进行结构优化，以寻找能量最低的结构，但是在一定的温度下，原子都是不断震动的，在0K温度时，原子在平衡位置附近的震动以零点能的形式表现，从而对材料的总能量产生贡献。除此之外，原子的震动也会对材料的热力学性质产生影响，热力学修正就是基于不同温度下的震动计算的不同温度下的修正结果。在实际实验中，可以通过红外光谱学测量原子的震动频率，从而分析材料中可能得成键模式和类型。

确定结构是否稳定;

看振动方式和大小，用来和实验对比;

反应热，反应能垒，吸附能等的零点能矫正;

确认过渡态(有一个振动的虚频)

热力学中计算entropy，用于计算化学势，微观动力学中的指前因子和反应能垒。

乙醇的POSCAR文件：

首先找到模型文件，渠道很多，这里用英国皇家学会的 ChemScpider：http://www.chemspider.com，进入后直接搜索，找到3D结构，点击保存，会保存为mol文件，用notpadd++打开：

这里很多我们不需要的，都删除，使用ctrl+alt框选5-13行的右侧部分直接删除，只保留坐标部分：

然后在此基础上补充VASP的POSCAR格式：

完成后可以可视化一下，防止出错。

乙醇的KPOINTS文件：

因为计算的是孤立气体分子，k点撒点采用单一的Gamma点。

乙醇的POTCAR文件：

选择好OCH三个元素的POTCAR文件分别命名：OPOTCAR、CPOTCAR、HPOTCAR

使用cat命令合并：

检查生成的POTCAR文件：

乙醇的INCAR文件：

首先是对乙醇分子的结构优化，此时使用的INCAR文件：

标签解释：

1、乙醇分子是闭壳层的分子，没有磁性，不需要ISPIN=2

其余标签结合之前和后面的都有解释。

要首先进行优化计算，这个计算是为了获得稳定结构，计算结束后，把输出结果的CONTCAR复制为新的POSCAR文件，用这个新的POSCAR进行分子震动频率的计算，此时使用新的INCAR：

标签解释：

1、NFREE参数决定了每一个原子在不同方向上的位移次数。当NFREE=2时，每一个原子在x、y、z方向上产生一个正位移和负位移，即每一个原子做六次位移：±POTIM叉乘x尖，±POTIM叉乘y尖，±POTIM叉乘z尖。

2、IBRION=5用于计算Hessian矩阵（能量对原子位置的二阶导数的矩阵），使所有的原子在三个笛卡儿方向上都产生一定的位移，得到能量的变化，进而计算Hessian矩阵。而IBRION=6虽然与IBRION=5一样都用于计算Hessian矩阵，但是设定IBRION=6是因为在产生位移时考虑了体系的对称性，从而减小了高对称性的体系计算量。

3、POTIM=0.02当IBRION=5时，POTIM决定一次位移的大小，默认为0.015A。