基于VASP的Periodic NBO编译和简单测试

Jincheng Liu 电子结构分析 NBO

Created At : 2019-04-22 00:00

Views 👀 :

本文章为原创，版权归作者刘锦程所有，文章转载请先取得作者的同意，非常欢迎转发文章链接！严禁以任何方式挪用本文内容，用于以盈利为目的各种活动。

相关内容：基于VASP的SSAdNDP编译和简单测试

参考文献：Dunnington, B. D.; Schmidt, J. R. J. Chem. Theory Comput., 2012, 8, 1902–1911.

下载网站：

https://schmidt.chem.wisc.edu/nbosoftware

先下载：

periodic_nbo_v.1.1.tgz

对于VASP用户还需要下载：

projection_v.1.1.2.tgz

对于Crystal用户还需要下载：

CRYSTAL_interface.tgz

注:对于crystal用户可以参考

http://bbs.keinsci.com/thread-12111-1-1.html

帖子中的编译方法。

编译之前的准备文件：

VASP程序包，从vasp.at网站下载，目前的ssNBO和ssAdNDP仅完美支持vasp.5.4.1.24Jun15之前的版本，对于vasp.5.4.1.05Feb16和5.4.4版经测试发现在patch补丁的时候报错，估计对补丁文件稍作修改亦可使用，暂时我还没有做测试。5.4和5.3的编译方法有很大的不同，建议使用5.4.1.15年版，编译方便非常多。
periodic_nbo_v.1.1.tgz
projection_v.1.1.2.tgz
intel2013或之前版本的intel mkl编译器。由于程序最终更新是在2015年，且程序作者的mkl版本太老，如果不用老的编译器，很多代码要做修改，参考(http://bbs.keinsci.com/thread-12111-1-1.html)

我编译使用的是：

composer_xe_2013_sp1.2.144，

vasp.5.4.1.24Jun15

第一步：重新编译VASP

首先要重新编译VASP，编译VASP的方法参考：

自己的电脑上编译：

http://bbs.keinsci.com/thread-11812-1-1.html

https://www.bilibili.com/video/av39616222

服务器上编译：

http://bbs.keinsci.com/thread-11111-1-1.html

https://www.bilibili.com/video/av33956717

编译之前需要多一步：

把projection_v.1.1.2.tgz解压得到的，proj_VASP_5.4.patch和projection_output.F文件copy到vasp的src/目录下：

patch < proj_VASP_5.4.patch

注：

对于VASP5.3还需要在~/src/.objects文件的SOURCE里添加projection_output.o，VASP5.4不需要添加。

第二步：编译projection.exe

这里我是用的intel2013编译器，测试发现intel2015以后的编译器都无法成功。

Makefile文件不需要做修改，直接make，可以得projection.exe

第三步：编译nbo.exe
编译之前需要修改Makefile.template文件
由于作者使用的intel编译器较老，下面这个默认的路径在intel2013里没有：
MODULE_PATH=/opt/intel/mkl/10.0.3.020/lib/em64t
需要替换成MODULE_PATH=/opt/intel/composer_xe_2013_sp1.2.144/mkl/include/intel64/lp64/
另外LDFLAGS= 参数也需要做相应修改,最终我编译成功的

Makefile.template文件：

MODULE_PATH=/opt/intel/composer_xe_2013_sp1.2.144/mkl/include/intel64/lp64/
MKL_LIB=/opt/intel/composer_xe_2013_sp1.2.144/mkl/lib/intel64
FC=ifort
LD=ifort
#FFLAGS=-check all -check noarg_temp_created -g -traceback -warn unused -I $(MODULE_PATH)
FFLAGS= -vec-report0 -openmp -I $(MODULE_PATH)
LDFLAGS=-L${MKL_LIB} -lmkl_core -lmkl_intel_lp64 -lmkl_sequential ${MKL_LIB}/libmkl_blas95_lp64.a ${MKL_LIB}/libmkl_lapack95_lp64.a -openmp

第四步：测试Silicon的例子

INCAR输入文件里添加LNBO = True，如果VASP的用于投影波函数文件编译成功，计算完成会产生一个wavefunction.dat文件。然后准备高斯基组文件(Gaussian94 format)basis.inp，可以从ESML网站上生成：https://bse.pnl.gov/bse/portal，这里作者使用的是3-21G(d) basis set。运行./projection.exe basis.inp wavefunction.dat NBO.out，将平面波基组投影到高斯基组，会生成NBO.out，NBO_mat.out，band_spillover.out，spillover.out文件。运行./nbo.exe NBO.out，NBO计算结果打印到屏幕上。

可以添加nbo.config文件，控制判断孤对电子和键的阈值，默认是LP 1.60，BD 1.85。并且还可以进一步输出格点文件。

#####NBO search parameters####
  1.60   #Occupancy cutoff for one-center NBOs
  1.85   #Occupancy cutoff for two-center NBOs
#####Visualization output control parameters####
     F   #Control over printing of .cube files for visualization.
     F   #density - Whether density (T) or wavefunctions (F) are visualized.
  0 -1   #vis_start vis_end - Start and end of NBOs to print .cube files for
0 0 0   #mesh - Number of points along each lattice vectors to use in .cube files
1 1 1   #box_int - Number of unit cell to use for .cube file. See READ_ME.txt for guidance
  0.00   #origin_fact - Shift of the origin for .cube file. See READ_ME.txt for guidance

最终输出的信息比NBO6.0少一些：由于硅1s轨道在赝势里，且价层电子全部成键，所以没有看到NBO输出LP的信息，只有BD和RYD信息。



------

**** NATURAL BOND ORBITALS **** 

------

BD* Si           1 Si           2
Occ:   5.0691199E-02 Polarization:   50.00000     %   50.00000     %
   Hybrid 1:   s%   25.000001907  p%   74.601173401  d%    0.398826480  f%    0.000000000
  -0.00000   0.00057   0.00110   0.00110   0.00110  -0.00358   0.00147   0.00147   0.00147  -0.49999  -0.49867  -0.49867  -0.49867  -0.03646  -0.03646  -0.03646   0.00000  -0.00000
   Hybrid 2:   s%   24.999996185  p%   74.601173401  d%    0.398826689  f%    0.000000000
   0.00000  -0.00057   0.00110   0.00110   0.00110   0.00358   0.00147   0.00147   0.00147   0.49999  -0.49867  -0.49867  -0.49867   0.03646   0.03646   0.03646   0.00000  -0.00000

BD Si           1 Si           2
Occ:    1.938513     Polarization:   50.00000     %   50.00000     %
   Hybrid 1:   s%   25.000001907  p%   74.601173401  d%    0.398826480  f%    0.000000000
   0.00000  -0.00057  -0.00110  -0.00110  -0.00110   0.00358  -0.00147  -0.00147  -0.00147   0.49999   0.49867   0.49867   0.49867   0.03646   0.03646   0.03646  -0.00000   0.00000
   Hybrid 2:   s%   24.999996185  p%   74.601173401  d%    0.398826689  f%    0.000000000
   0.00000  -0.00057   0.00110   0.00110   0.00110   0.00358   0.00147   0.00147   0.00147   0.49999  -0.49867  -0.49867  -0.49867   0.03646   0.03646   0.03646   0.00000  -0.00000

...
...

------

**** NATURAL RYDBERG STATES **** 

------

RYD Si           1
Occ:  1.5159165E-03
  Hybridization   s%    0.000000000  p%    0.000000000  d%  100.000000000  f%    0.000000000
   0.00000  -0.00000  -0.00000   0.00000  -0.00000  -0.00000   0.00000  -0.00000   0.00000  -0.00000  -0.00000   0.00000   0.00000   0.00000   0.00000  -0.00000  -0.17421   0.98471

RYD Si           1
Occ:  1.5159191E-03
  Hybridization   s%    0.000000001  p%    0.000000000  d%  100.000000000  f%    0.000000000
   0.00000   0.00000  -0.00000   0.00000  -0.00000   0.00000   0.00000   0.00000  -0.00000  -0.00000  -0.00000  -0.00000   0.00000   0.00000   0.00000  -0.00000   0.98471   0.17421

在确定NBO计算结果没问题以后，可以进一步输出我们感兴趣的轨道。nbo.config里有六个参数控制作图，不能搞错顺序，就在作者提供的文件基础上修改就可以了。

T   #Control over printing of .cube files for visualization.
F   #density - Whether density (T) or wavefunctions (F) are visualized
21  22   #vis_start vis_end - Start and end of NBOs to print .cube files for
48 48 48   #mesh - Number of points along each lattice vectors to use in .cube files
2 2 2 #box_int - Number of unit cell to use for .cube file. 
-0.5   #origin_fact - Shift of the origin for .cube file.

例如，我们要观察第4和第8个Si原子之间的共价键：

先确定这两个原子之间的BD和BD*编号分别是21 22：

1 2	BD* Si 4 Si 8 BD Si 4 Si 8

然后按照上述方法编辑nbo.config文件，重新运行./nbo.exe NBO.out ：

会输出nbo_21.cube，和nbo_22.cube文件，拖到VESTA里作图即可：

转载请注明来源，欢迎对文章中的引用来源进行考证，欢迎指出任何有错误或不够清晰的表达。