氢气分子的解离能,也就是结合能,根据资料中给出的是约4.48eV。(G. Kresse & J. Hafner, Surface Sci. 459 (2000) 287)
为此,首先要计算一个氢气分子的孤立能量,再减去两个孤立氢原子能量,将得到氢气分子的结合能。

先计算单个原子能量,选取PAW_PBE文件夹下的H下面的POTCAR
用到的其他输入文件如下:

INCAR:
  SYSTEM = H atom in a box
  ISMEAR = 0 ! Gaussian smearing
  SIGMA = 0.01
  ENCUT = 350.0

  KPOINTS:
  Automatic mesh
   0
   Monkhorst Pack
   1 1 1
   0. 0. 0.
  
  POSCAR:
  H atom in a box
  1.0 ! universal scaling parameters
  7.0 0.0 0.0 ! lattice vector a(1)
  0.0 8.0 0.0 ! lattice vector a(2)
  0.0 0.0 9.0 ! lattice vector a(3)
  1 ! number of atoms
  cart ! positions in cartesian coordinates
  0 0 0

用上述文件计算得到 TOTEN(H)=+0.000854eV(Hatom)TOTEN(H) = +0.000854eV (H atom)TOTEN(H)=+0.000854eV(Hatom),用PAW−GGAPAW-GGAPAWGGA得到类似结果。
然后计算氢分子能量,用类似的输入文件:

INCAR:
  SYSTEM = H2 dimer in a box
  ISMEAR = 0 ! Gaussian smearing
  NSW = 5 ! 5 ionic steps
  IBRION = 2 ! use the conjugate gradient algorithm
  ENCUT = 350.0
  POTIM = 0.1

  KPOINTS:
  Automatic mesh
   0
   Monkhorst Pack
   1 1 1
   0. 0. 0.

  POSCAR:
  H2 molecule in a box
  1.0 ! universal scaling parameters
  8.0 0.0 0.0 ! lattice vector a(1)
  0.0 8.0 0.0 ! lattice vector a(2)
  0.0 0.0 8.0 ! lattice vector a(3)
  2 ! number of atoms
  cart ! positions in cartesian coordinates
  0 0 0 ! first atom
  0 0 0.5 ! second atom

根据定义,E=−(TOTEN(H2)−2×TOTEN(H))=6.68eVE=-(TOTEN(H_2)-2\times TOTEN(H)) = 6.68eVE=(TOTEN(H2)2×TOTEN(H))=6.68eV,键长 $= 0.75102 \AA $。比文献中的结合能大了不少。 出现上述结果的原因是在计算单个H原子能量的时候没有指定基态为spin polarized state。为了得到正确的解离能,计算单个H原子能量的时候需要指定ISPIN=2。加上以上的tag后,TOTEN(H atom [spin-polarized])=-1.10351 eV,用公式重新计算解离能:

E−binding=−(TOTEN(H2)−2×TOTEN(H[spin−polarized]))=4.48eV E-binding=-(TOTEN(H_2)-2 \times TOTEN(H [spin-polarized ])) = 4.48eV Ebinding=(TOTEN(H2)2×TOTEN(H[spinpolarized]))=4.48eV

和文献吻合。另外,文献*[G.Kresse, PRB 62, 8295 (2000)]*中详细讨论了氢分子的解离能的计算方法和结果。

Logo

DAMO开发者矩阵,由阿里巴巴达摩院和中国互联网协会联合发起,致力于探讨最前沿的技术趋势与应用成果,搭建高质量的交流与分享平台,推动技术创新与产业应用链接,围绕“人工智能与新型计算”构建开放共享的开发者生态。

更多推荐