如何使用VASP计算过渡态?
在使用VASP(Vienna Ab Initio Simulation Package)进行过渡态计算时,通常采用的是Nudged Elastic Band (NEB)方法,这是一种广泛应用于寻找反应路径中最高能量点(即过渡态)的算法。
在使用VASP(Vienna Ab Initio Simulation Package)进行过渡态计算时,通常采用的是Nudged Elastic Band (NEB)方法,这是一种广泛应用于寻找反应路径中最高能量点(即过渡态)的算法。
VASP(Vienna Ab initio Simulation Package)是一种广泛用于材料科学和化学领域的第一性原理计算软件,其核心功能之一是通过密度泛函理论(DFT)计算材料的电子结构和能量。
寻找过渡态结构是计算化学中的难点之一,需要使用专门的搜索算法和路径优化方法。常用的方法包括两端搜索的弹性带法(NEB)及其改进版本、单端的峭壁法(DimerMethod)和广义特征值跟踪法,以及基于插值的同步过渡方法(LST/QST)等。
虚频的起源可以从势能面的数学本质进行解释。在量子化学和密度泛函理论的框架下,体系的势能面被描述为原子坐标的函数。对某一几何构型而言,是否处于极小点或鞍点可以通过势能面对该点的二阶导数来判定。
本文系统阐述了过渡态的物理本质及其在反应路径分析中的作用,介绍了常用的理论计算方法如NEB、QST和IRC路径跟踪等,重点分析了过渡态结构对反应选择性、速率常数以及催化效应的影响。
文章首先明确了过渡态的定义,即化学反应路径中能量最高的点,对应最关键、最难跨越的能垒。随后指出,过渡态计算适用于单步、机理清晰的基元反应,如氢气分解、CO₂加氢等反应,而对多步复杂反应或路径不明的反应体系并不适用。