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H2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h2.vasp文件，并写入晶格常数15

第二步，写入H原子个数2与坐标类型Cartesian

第三步，写入H原子坐标，键长0.74 A

第四步，用VESTA软件打开h2.vasp文件确认结构

总结

今天华算科技朱老师给大家介绍氢气分子的模型构建，氢气分子一共就两个原子，那这里可以手动来构建这个模型，先新建一个POSCAR 文件，比如叫 h2.vasp，接下来慢慢的写入相应的结构信息。对于POSCAR 来说第一行是注释，比如就写一个h2，然后是晶胞的放大倍数，这里不放大用1.0。对于孤立分子，这个晶胞一般选择的是立方晶胞，而且是一个比较大的，选择晶格常数是 15 的，晶格已经做好了，接下来是原子个数，那我们是氢原子两个坐标类型，一般选择笛卡尔坐标。

再是两个原子的具体的坐标数值，把它放在模型靠中间一点的位置，这是第一个氢原子，那么第二个氢原子可以沿着任何方向延长，这个相应的键长就可以，比如沿 z 方向延长 0.74A，正好是氢气的键长，这样子就把模型构建好了，用 VESTA 来检验一下。把键连一下，可以看到这个就是氢气分子长度是 0.74A。

来源：朱老师讲VASP