差分电荷密度的3D Isosurface立体图和2D Slice平面图
定义:系统AB的差分电荷密度:
∆ρ = ρAB - ρA - ρB
注意:在计算ρA 和 ρB时,原子的位置必须和AB体系中的一致(见下文中的POSCAR)。
由公式可以看到,在VASP中需要进行三次计算才能分别得到AB、A和B体系的电荷密度。结果文件中的CHGCAR文件包含了电荷密度信息。
在计算差分电荷密度之前,系统AB的结构应当已经被优化过。
需要准备的文件有INCAR、KPOINTS、POSCAR和POTCAR。对于A、B、AB三个体系的电荷密度计算,INCAR文件和KPOINTS文件是相同的,另外两个文件是要单独准备的。
INCAR的准备:
PREC = Normal ENCUT = 400.000 IBRION = -1 NSW = 0 ISIF = 2 NELMIN = 2 EDIFF = 1.0e-05 EDIFFG = -0.02 VOSKOWN = 1 NBLOCK = 1 NWRITE = 1 NELM = 60 ALGO = Normal (blocked Davidson) ISPIN = 1 INIWAV = 1 ISTART = 0 ICHARG = 2 LWAVE = .FALSE. LCHARG = .TRUE. #写出CHGCAR文件 ADDGRID = .FALSE. LAECHG = .TRUE. ISMEAR = 0 SIGMA = 0.2 LREAL = .FALSE.RWIGS = 0.77 0.32
KPOINTS的准备:
Automatic mesh0Gamma 3 3 1 0. 0. 0.
下面我们将MgO表面吸附CH4作为案例,介绍POSCAR和POTCAR的准备,其结构如下图:

将结构优化后的MgO/CH4使用以下命令:
mv CONTCAR POSCAR
得到MgO/CH4(AB体系)的POSCAR,其POTCAR与结构优化时的保持一致。

删除AB体系中的MgO部分,即得到A体系(CH4体系),A体系的POSCAR(POTCAR与POSCAR匹配即可)如下:
CH4 (VASP) 1.0 5.96370000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 5.96370000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 23.43400000 C H 1 4Direct 0.51754000 0.46312000 0.55984000 0.38377000 0.34553000 0.57105000 0.50718000 0.49910000 0.51399000 0.49561000 0.62037000 0.58320000 0.68138000 0.39029000 0.56960000
同样的,删除AB体系中的CH4部分,即得到B体系(MgO体系),B体系的POSCAR(POTCAR与POSCAR匹配即可)如下:

当上述三个计算完成后,得到三个CHAGCAR文件:
A: CH4 CHGCAR_CH4
B: MgO CHGCAR_MgO
AB: MgO/CH4 CHGCAR_MgO/CH4
作图
在得到上述三个CHAGCAR后,下一步将利用VESTA软件作出差分电荷密度的3D Isosurfaces立体图和2D Slice平面图。
首先直接打开CHGCAR_MgO/CH4文件,然后按下面步骤依次导入CHGCAR_CH4文件和CHGCAR_MgO文件:Edit => Edit Data => Volumetric Data => Import:

得到的Isosurface图,可以在Properties页面修改Isosurface的属性:

调整好属性后,得到的最终差分电荷密度Isosurface图如下图所示,其中,青蓝色和黄色分别代表电子聚集和缺失。由此可以看出,甲烷中的碳原子得到了较多电子。再结合Bader电荷分析,可以将碳原子得到的电荷进行定量,结果为碳原子得到0.16 e的电子。

此外,也可以将图片做成2D slice的形式。在Isosurface图的基础上,选择任意三个不在同一条直线上的三个原子(包含自己关注的键)。依次点击Utilities => 2D Data Display => Slice => Calculate the best plane for the selected atoms => OK:

通过使用以下两个框可以调整任意你想要的slice属性。
可参考Z(min)和Z(max)数值,通过Saturation levels调节左边Color bar 的显示范围,使得图像清晰,并使得刻度好平均分配,便于标记。
也可将图形以线的形式显示,点击Contours,勾选Draw contour lines,调节间隔Interval,可得到一系列圆圈线。

评论
正阳

干货推荐

Codex + Zotero + Obsidian,研究生真的可以构建自己的个人论文知识库
海山了
116 2

一篇读懂紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)
奥黛丽赫●猫
147 4

【代码分享】费米面嵌套(Fermi surface nesting)函数计算
张阳小号1
650 2

如何用ABAQUS输出局部坐标系上的投影力值?
小刀
90 9

自噬小体超微结构
Mr弘🔬
83 13

神经元
Mr弘🔬
77 7
