摘要：结构优化的核心目标是通过调整原子位置或晶格参数，使体系的总能量达到最小值。在VASP中，这一过程通常通过迭代算法实现，例如共轭梯度法（Conjugate Gradient）或准牛顿法（Quasi-Newton）。优化过程中，系统会根据当前的原子力和能量变化进行
VASP结构优化原理
结构优化的核心目标是通过调整原子位置或晶格参数，使体系的总能量达到最小值。在VASP中，这一过程通常通过迭代算法实现，例如共轭梯度法（Conjugate Gradient）或准牛顿法（Quasi-Newton）。优化过程中，系统会根据当前的原子力和能量变化进行调整，直到满足预设的收敛条件（如能量变化小于设定值）。
结构优化的理论基础是密度泛函理论（DFT），其核心是通过交换-相关泛函（如GGA或LSDA）来描述电子结构。在VASP中，常用的交换-相关泛函包括Perdew-Wang 1991（PW91）和PBE等。这些泛函通过近似描述电子之间的相互作用，从而计算体系的总能量和结构。
准备工作
VASP计算需要准备超算连接软件EASYCONNECT与SSH，建模软件VESTA，以及VASP的输入文件INCAR，KPOINTS，POTCAR
VESTA软件下载链接
EASYCONNCT软件下载链接
EasyConnect下载-EasyConnect最新版下载V7.6.7.0
Winscp软件下载链接
Downloading WinSCP-6.5.3-Setup.exe :: WinSCP
VASP输入参数
INCAR文件：
ISTART=0 #开始新的任务,随机产生初始波函数
ICHARG=2 #开始新的任务,从原子电荷密度产生体系初始电荷密度
PREC=M #计算精度，决定ENCUT
ISPIN=2 #打开自旋极化
ALGO=N #确定电子优化的算法
NELM=60 #电子波函数最多计算60步
EDIFF=1E-5 #相邻两步电子迭代的能量差收敛标准
ENCUT=400 #平面波截断能400 eV
IVDW=11 #考虑范德华力修正
IBRION=2 #共轭梯度算法，适用于结构优化
NSW=100 #离子弛豫的步数
ISIF=2 #固定晶格优化原子坐标
EDIFFG=-0.1 #离子弛豫的force的收敛标准
ISMEAR=0 #费米能级附近电子占据数为高斯分布，适合金属、半导体、绝缘体
SIGMA=0.1 #高斯分布展宽0.1 eV
KPOINTS文件：
Automatic generation #注释行
0 #自动产生K点网格
G #布里渊区K点网格以Gamma点为中心
1 1 1 #K点网格密度
0 0 0 #K点网格中心平移矢量
构建H2O分子模型
第一步，构建超胞模型并优化结构
用文本编辑器创建h2o.vasp文件，并写入晶格常数15
第二步，写入O和H原子个数1和2与坐标类型Cartesian
第三步，写入O和H原子坐标，键长1 A
第四步，用VESTA软件打开h2o.vasp文件确认结构
总结
今天华算科技朱老师给大家介绍水分子的模型构建，在之前的视频中我们有介绍氢气的模型构建，那么是类似的方法，晶胞还是沿用之前的立方晶胞，不变。这里的原子个数及坐标要做一个调整，水分子的话是一个氧，两个氢，那我们仍然把这个氧原子放在模型的正中央位置，那么氢它是一个V字型展开，中间的具体角度大概在 107 度左右。
对于我们自己建的模型不必要那么的准确，因为后续会优化，那么这里就大概构建一下，让这个氢原子沿 a 方向做一个展开，这个时候它的 c 坐标，我们把它做一个调整，因为它是这个样子的图形，所以两个 h 的 c 轴相对于 o 来说都是有所延长的。这个oh长度用1，那这个中间的夹角，如果你用 60 度的话，那就是 cos 60 度就0.5。因为 60 度，所以这个 h-o-h 键就是这个夹角就是 120 度，那我们稍微小一点，那么用0.6。然后 a 方向用 0.8 这样一个延展，第一个是正向，第二个是负向，这样做出来它键长不完全等于1，但是差不多。我们来看一下，得到这样一个图案。这样就把水分子的模型就给大家做好了。
来源：朱老师讲VASP