详解CINEB方法下的VASP过渡态计算步骤与VTST CI-NEB应用

过渡态计算是材料科学和化学领域的重要课题，特别是在使用VASP软件时，理解并掌握CINEB方法的实施步骤至关重要。CINEB全称为Car–Parrinello NEB（Nudged Elastic Band），这是一种在反应途径上寻找过渡态（Transition State，TS）的高效算法。过渡态是一阶鞍点，能量高于反应路径上的其他点，它标志着旧键断裂和新键形成之间的平衡点，是反应进行的关键控制点。 在进行CINEB计算前，首先需要确保已经安装了VTST模块，因为VTST中的CI-NEB方法更为适合这种复杂的搜索。准备工作包括优化初始状态（反应物）和最终状态（产物）的结构，这一步非常重要，因为它确定了计算的起点和终点，需要提供CONTCAR和OUTCAR文件作为输入，并且建议分别将这两个阶段的文件夹命名为代表性的ini（初始）和fin（最终）。 接下来，通过VTST脚本dist.pl来评估两个优化后的结构之间的相似性，通常以每个原子初末状态间的平均距离（欧氏距离）为标准，小于5埃被认为是合适的。根据这个返回值，决定插点的数量，通常插点数N取dist.pl值除以0.8左右，确保插点数目能够被处理器核数整除，以提高计算效率，特别是当节点数多于8个时，建议使用至少两个节点以上。 在插点设置完成后，将ini和fin的OUTCAR文件复制到对应的节点中，便于后续分析。此时，需要准备与初末态计算相同的KPOINTS和POTCAR文件，但INCAR文件需要调整为过渡态计算所需的特殊参数，如EDIFF=1E-7，这是一个关键参数，因为它直接影响到过渡态搜索过程中力的计算精度，需要极高的数值控制。 INCAR中的非过渡态参数应保持与初末结构优化一致，这是为了保证计算的一致性和可靠性。通过这些步骤，CINEB方法能够在VASP环境中有效地搜索和优化过渡态，揭示反应路径中的能垒信息，从而帮助科学家们理解化学反应的动力学性质，优化设计催化剂或材料性能。