optimization of Au(111) with organic adsorbant does not converged with OT scheme

170 views
Skip to first unread message

DMITRII Drugov

unread,
Mar 7, 2021, 7:34:38 PM3/7/21
to cp2k
Hi guys, could you please explain why my Au(111) + molecule on top does not converged with OT scheme. I try to use diagonalization before with smearing at 300 K and 1000 K electronic temperature but it didn't give me reasonable results in Ead energy despite system converged.  Graphite system works well with this settings. 

Regrads,
Dmitrii

&GLOBAL
  PROJECT Au111_optimisation_larger_cell_plus_cluster1 
  RUN_TYPE GEO_OPT
  PRINT_LEVEL MEDIUM
  !EXTENDED_FFT_LENGTHS
&END GLOBAL
&FORCE_EVAL
  METHOD QS
  &DFT
    BASIS_SET_FILE_NAME BASIS_MOLOPT
    POTENTIAL_FILE_NAME GTH_POTENTIALS
    CHARGE -1
    MULTIPLICITY 1
    &MGRID
      CUTOFF 800
      NGRIDS 5
      REL_CUTOFF 70
    &END MGRID
    &QS
      EPS_DEFAULT 1.0E-14
      !WF_INTERPOLATION ASPC
    &END QS
   &SCF
      SCF_GUESS ATOMIC
      EPS_SCF 1.0E-7
      MAX_SCF 40
      &OT
       MINIMIZER DIIS
       PRECONDITIONER FULL_KINETIC
       # ENERGY_GAP 0.01
       &END OT
      &OUTER_SCF
       EPS_SCF 1E-6
       MAX_SCF 20
      &END 
      !CHOLESKY INVERSE
      !ADDED_MOS 100
      !&SMEAR ON
       ! METHOD FERMI_DIRAC
       ! ELECTRONIC_TEMPERATURE [K] 1000
     ! &END SMEAR
      !&DIAGONALIZATION
       ! ALGORITHM STANDARD
      !&END DIAGONALIZATION
      !&MIXING
       ! METHOD BROYDEN_MIXING
        !ALPHA 0.4         
        !NBROYDEN 8
      !&END MIXING
    &END SCF
    &XC
      &XC_FUNCTIONAL
&PBE
&END PBE
      &END XC_FUNCTIONAL
      &vdW_POTENTIAL
    DISPERSION_FUNCTIONAL PAIR_POTENTIAL
    &PAIR_POTENTIAL
        PARAMETER_FILE_NAME dftd3.dat
        TYPE DFTD3
        REFERENCE_FUNCTIONAL PBE
        R_CUTOFF 15.0
    &END PAIR_POTENTIAL
     &END vdW_POTENTIAL
    &END XC
    &POISSON
      PERIODIC xy
      POISSON_SOLVER ANALYTIC
    &END POISSON
  &END DFT
  &SUBSYS
    &CELL
      ABC 19.97928 17.30256 50.0
      ALPHA_BETA_GAMMA 90.0 90.0 90.0
      PERIODIC xy
    &END CELL
    &COORD
 Au         0.2557400000       -0.0075500000       -0.2940100000
 Au         0.7647600000        1.4555400000        4.7804700000
 Au         3.2592100000       -0.0186000000        4.7812500000
 Au         1.7334400000       -0.0062200000        2.2808300000
 Au         4.2300800000        1.4624200000        2.2817200000
 Au         2.7526900000        1.4436200000       -0.2881100000
 Au        -0.2569100000       -0.0074500000        7.3598400000
 Au         2.2400900000        1.4440500000        7.3505400000
 Au         0.2562800000        2.8739900000       -0.2980800000
 Au         0.7665000000        4.3361400000        4.7777900000
 Au         3.2619600000        2.8671500000        4.7803000000
 Au         1.7321400000        2.8791700000        2.2824400000
 Au         4.2318700000        4.3460600000        2.2819600000
 Au         2.7520400000        4.3293500000       -0.2918800000
 Au        -0.2573700000        2.8754800000        7.3635900000
 Au         2.2380300000        4.3288400000        7.3503900000
 Au         0.2557200000        5.7621400000       -0.2922500000
 Au         0.7672800000        7.2195900000        4.7801200000
 Au         3.2609900000        5.7548900000        4.7837600000
 Au         1.7339800000        5.7564700000        2.2835300000
 Au         4.2298300000        7.2260200000        2.2856000000
 Au         2.7529900000        7.2152500000       -0.2964400000
 Au        -0.2572400000        5.7624900000        7.3556900000
 Au         2.2382200000        7.2136300000        7.3605500000
 Au         0.2560900000        8.6521800000       -0.2869400000
 Au         0.7650700000       10.1054800000        4.7812800000
 Au         3.2595500000        8.6387800000        4.7854800000
 Au         1.7333300000        8.6322600000        2.2867400000
 Au         4.2269400000       10.1071700000        2.2830700000
 Au         2.7541600000       10.0982200000       -0.2920900000
 Au        -0.2550200000        8.6517600000        7.3522000000
 Au         2.2419200000       10.0985300000        7.3597400000
 Au         0.2572000000       11.5362000000       -0.2929100000
 Au         0.7623300000       12.9923400000        4.7810700000
 Au         3.2591900000       11.5202300000        4.7788300000
 Au         1.7321300000       11.5157200000        2.2843200000
 Au         4.2271300000       12.9915200000        2.2780400000
 Au         2.7546500000       12.9804800000       -0.2912300000
 Au        -0.2531600000       11.5355900000        7.3537100000
 Au         2.2441500000       12.9807100000        7.3548500000
 Au         0.2563800000       14.4161100000       -0.2940400000
 Au         0.7626400000       15.8772300000        4.7825500000
 Au         3.2576200000       14.4018000000        4.7784000000
 Au         1.7341800000       14.4055200000        2.2796600000
 Au         4.2281900000       15.8778400000        2.2800300000
 Au         2.7535900000       15.8628800000       -0.2917000000
 Au        -0.2545500000       14.4146300000        7.3539700000
 Au         2.2423000000       15.8625600000        7.3555700000
 Au         5.2504700000       -0.0031500000       -0.2873300000
 Au         5.7554300000        1.4496900000        4.7827800000
 Au         8.2564200000       -0.0223400000        4.7844200000
 Au         6.7305500000       -0.0153600000        2.2838600000
 Au         9.2272600000        1.4536000000        2.2838000000
 Au         7.7494800000        1.4492800000       -0.2949300000
 Au         4.7366500000       -0.0017500000        7.3605200000
 Au         7.2346300000        1.4505900000        7.3558500000
 Au         5.2497200000        2.8792300000       -0.2914800000
 Au         5.7558000000        4.3399700000        4.7814900000
 Au         8.2540900000        2.8610600000        4.7825900000
 Au         6.7324600000        2.8674200000        2.2839900000
 Au         9.2298600000        4.3401400000        2.2819300000
 Au         7.7491300000        4.3295300000       -0.2929000000
 Au         4.7360700000        2.8818600000        7.3608600000
 Au         7.2349000000        4.3300800000        7.3539700000
 Au         5.2492200000        5.7623700000       -0.2921900000
 Au         5.7584400000        7.2324100000        4.7809700000
 Au         8.2522300000        5.7492600000        4.7846100000
 Au         6.7327700000        5.7486600000        2.2831600000
 Au         9.2276200000        7.2254400000        2.2847100000
 Au         7.7483100000        7.2106700000       -0.2888500000
 Au         4.7363600000        5.7627500000        7.3532900000
 Au         7.2345300000        7.2093300000        7.3581400000
 Au         5.2506600000        8.6469300000       -0.2934300000
 Au         5.7596600000       10.1170800000        4.7782800000
 Au         8.2554400000        8.6364000000        4.7854500000
 Au         6.7281300000        8.6312800000        2.2851400000
 Au         9.2237000000       10.1096000000        2.2839600000
 Au         7.7487500000       10.0946400000       -0.2811000000
 Au         4.7385800000        8.6456100000        7.3520900000
 Au         7.2362200000       10.0940800000        7.3538100000
 Au         5.2522900000       11.5299700000       -0.3000200000
 Au         5.7581500000       12.9947000000        4.7763900000
 Au         8.2598100000       11.5199300000        4.7792000000
 Au         6.7233900000       11.5177900000        2.2840200000
 Au         9.2230700000       12.9911300000        2.2810500000
 Au         7.7489600000       12.9819500000       -0.2856200000
 Au         4.7401100000       11.5285600000        7.3564400000
 Au         7.2361200000       12.9816600000        7.3502500000
 Au         5.2517700000       14.4147200000       -0.2944400000
 Au         5.7568700000       15.8707300000        4.7802300000
 Au         8.2590000000       14.4006800000        4.7806100000
 Au         6.7264400000       14.4036600000        2.2819500000
 Au         9.2244700000       15.8714000000        2.2836200000
 Au         7.7492000000       15.8689600000       -0.2949300000
 Au         4.7388400000       14.4131500000        7.3569400000
 Au         7.2339800000       15.8689500000        7.3570400000
 Au        10.2460000000        0.0018100000       -0.2893200000
 Au        10.7547100000        1.4495000000        4.7809200000
 Au        13.2504000000       -0.0092700000        4.7854600000
 Au        11.7238200000       -0.0133700000        2.2858500000
 Au        14.2186200000        1.4562900000        2.2826000000
 Au        12.7448800000        1.4461400000       -0.2939100000
 Au         9.7346600000        0.0003000000        7.3537500000
 Au        12.2324000000        1.4457400000        7.3618700000
 Au        10.2470500000        2.8862400000       -0.2957100000
 Au        10.7515300000        4.3362200000        4.7816300000
 Au        13.2492600000        2.8717400000        4.7788800000
 Au        11.7231500000        2.8697900000        2.2837400000
 Au        14.2187300000        4.3410400000        2.2784800000
 Au        12.7447700000        4.3278900000       -0.2931800000
 Au         9.7359600000        2.8840400000        7.3556100000
 Au        12.2339600000        4.3275700000        7.3564300000
 Au        10.2467700000        5.7668300000       -0.2970600000
 Au        10.7520500000        7.2205600000        4.7837700000
 Au        13.2478500000        5.7533900000        4.7782000000
 Au        11.7251900000        5.7589100000        2.2788500000
 Au        14.2196900000        7.2270800000        2.2805800000
 Au        12.7432800000        7.2109500000       -0.2935100000
 Au         9.7350100000        5.7636200000        7.3568200000
 Au        12.2313600000        7.2097900000        7.3562800000
 Au        10.2463100000        8.6456600000       -0.2971100000
 Au        10.7549700000       10.1012300000        4.7819600000
 Au        13.2498300000        8.6359600000        4.7805900000
 Au        11.7242400000        8.6487400000        2.2792500000
 Au        14.2207600000       10.1133000000        2.2813400000
 Au        12.7427300000       10.0950800000       -0.2896300000
 Au         9.7329400000        8.6447800000        7.3631400000
 Au        12.2298000000       10.0943700000        7.3512600000
 Au        10.2462000000       11.5270600000       -0.3010800000
 Au        10.7571500000       12.9826700000        4.7785100000
 Au        13.2527400000       11.5221500000        4.7794200000
 Au        11.7225900000       11.5346600000        2.2805100000
 Au        14.2225400000       12.9960300000        2.2808100000
 Au        12.7429400000       12.9801700000       -0.2929100000
 Au         9.7319300000       11.5278500000        7.3661100000
 Au        12.2286600000       12.9788100000        7.3516000000
 Au        10.2457000000       14.4147100000       -0.2946300000
 Au        10.7573700000       15.8665700000        4.7795700000
 Au        13.2522700000       14.4098500000        4.7833600000
 Au        11.7242300000       14.4131600000        2.2820900000
 Au        14.2213300000       15.8764600000        2.2843200000
 Au        12.7440500000       15.8657600000       -0.2975300000
 Au         9.7325100000       14.4141500000        7.3575200000
 Au        12.2287300000       15.8634000000        7.3624900000
 Au        15.2408400000       -0.0042100000       -0.2931700000
 Au        15.7500100000        1.4670200000        4.7782700000
 Au        18.2459000000       -0.0162900000        4.7834700000
 Au        16.7183300000       -0.0212100000        2.2843000000
 Au        19.2141900000        1.4624700000        2.2842300000
 Au        17.7379800000        1.4438900000       -0.2808700000
 Au        14.7285700000       -0.0054600000        7.3512100000
 Au        17.2261400000        1.4442100000        7.3521900000
 Au        15.2426300000        2.8791900000       -0.2989800000
 Au        15.7483600000        4.3452800000        4.7765700000
 Au        18.2495900000        2.8673100000        4.7785300000
 Au        16.7146600000        2.8649200000        2.2836400000
 Au        19.2132100000        4.3433900000        2.2809300000
 Au        17.7391000000        4.3310200000       -0.2842300000
 Au        14.7305400000        2.8777300000        7.3558300000
 Au        17.2269200000        4.3310000000        7.3491800000
 Au        15.2417200000        5.7636000000       -0.2936100000
 Au        15.7477700000        7.2221700000        4.7799700000
 Au        18.2484100000        5.7478800000        4.7800300000
 Au        16.7173300000        5.7510100000        2.2821700000
 Au        19.2136700000        7.2233700000        2.2839000000
 Au        17.7403100000        7.2179400000       -0.2919700000
 Au        14.7293600000        5.7623300000        7.3570700000
 Au        17.2255000000        7.2178400000        7.3556300000
 Au        15.2402900000        8.6469800000       -0.2873300000
 Au        15.7477800000       10.1037100000        4.7816000000
 Au        18.2464300000        8.6269000000        4.7833500000
 Au        16.7206700000        8.6350400000        2.2844500000
 Au        19.2154200000       10.1080800000        2.2843800000
 Au        17.7397500000       10.1008700000       -0.2920000000
 Au        14.7270500000        8.6491000000        7.3608500000
 Au        17.2252800000       10.1021600000        7.3535000000
 Au        15.2399200000       11.5293700000       -0.2917400000
 Au        15.7483200000       12.9926200000        4.7800200000
 Au        18.2450300000       11.5105200000        4.7811000000
 Au        16.7224500000       11.5180900000        2.2849600000
 Au        19.2182900000       12.9957500000        2.2828200000
 Au        17.7383400000       12.9808900000       -0.2915800000
 Au        14.7259500000       11.5328900000        7.3609400000
 Au        17.2245200000       12.9817200000        7.3509600000
 Au        15.2394500000       14.4136300000       -0.2923600000
 Au        15.7498200000       15.8844100000        4.7801400000
 Au        18.2433800000       14.3993700000        4.7823600000
 Au        16.7225800000       14.3991200000        2.2833600000
 Au        19.2175400000       15.8815900000        2.2859200000
 Au        17.7376300000       15.8621400000       -0.2886500000
 Au        14.7261100000       14.4144800000        7.3529300000
 Au        17.2242700000       15.8615800000        7.3555200000
  F         5.4915518479        9.9584086685       11.3380506553
  O        12.9820404657       10.5646633209       11.7934314605
  F         5.5581596865        9.6972988969       14.3529601736
  O        10.7478904985        9.6153489502       12.3486637073
  F        12.5431043747        9.5230277972       13.9613764329
  S        12.2027243494        9.5029539518       12.3660225715
  S         5.6612901725        8.3312547216       11.3036458117
  S         5.8380122161        8.1155367523       14.0945967990
 Na         8.9369064846        8.1316149245       12.4996145514
  O         7.2920911988        8.0418496377       14.0644416034
  O         7.0965589071        8.1711736201       11.0826972262
  N         5.0940409058        7.8609781691       12.7029005364
  O         4.7673240866        7.8839282840       10.2651129913
  O         5.1306261009        7.4288979544       15.1349384067
  N        12.8103658320        8.1070455320       11.8974925441
  S        12.1657765954        6.7056421484       12.2907655891
  O        10.7083554937        6.6372390648       12.2661688965
  F        12.4922245519        6.5735740411       13.8865980300
  O        12.9160034112        5.6563446615       11.6587514508
   &END COORD
    &KIND Au
      BASIS_SET DZVP-MOLOPT-SR-GTH 
      POTENTIAL GTH-PBE-q11
    &END KIND
    &KIND F
      BASIS_SET TZVP-MOLOPT-GTH 
      POTENTIAL GTH-PBE-q7
    &END KIND
    &KIND O
      BASIS_SET TZVP-MOLOPT-GTH
      POTENTIAL GTH-PBE-q6
    &END KIND
    &KIND C
      BASIS_SET TZVP-MOLOPT-GTH
      POTENTIAL GTH-PBE-q4
    &END KIND
    &KIND S
      BASIS_SET TZVP-MOLOPT-GTH
      POTENTIAL GTH-PBE-q6
    &END KIND
    &KIND N
      BASIS_SET TZVP-MOLOPT-GTH
      POTENTIAL GTH-PBE-q5
    &END KIND
    &KIND Na
      BASIS_SET DZVP-MOLOPT-SR-GTH
      POTENTIAL GTH-PBE-q9
    &END KIND
   &END SUBSYS
&END FORCE_EVAL
&MOTION
  &CONSTRAINT
    &FIXED_ATOMS
     COMPONENTS_TO_FIX XYZ
     LIST 1..192 
    &END FIXED_ATOMS
  &END CONSTRAINT
  &GEO_OPT
  OPTIMIZER LBFGS
  MAX_ITER 300
  &END GEO_OPT
  &END MOTION
    

Lucas Lodeiro

unread,
Mar 7, 2021, 11:30:18 PM3/7/21
to cp...@googlegroups.com
Hi!
As a first insight, the problem is your geometry... when the PSOLVER is not periodic, you have to put your atoms (and their density) into the box. In your case, the z axis is not periodical and all atoms and density have to be into the range 0.0 to 50.0. Your geometry has some atoms in negative coordinates... if you center by hand all positions adding 20A to all z coordinates probably your problem vanishes.
The OT scheme is not useful for metallic systems, your only choice is typical diagonalization, and the temperature of 300 K could be so small, I would try with 2000 K first, which is more close to default values into another codes as VASP and QuantumESPRESSO.

Also I add a comment from Matt Watkins in other topic:
"I normally use WAVELET poisson solver - then you need Y as the non-periodic direction (so PERIODIC XZ), the system must be in the centre of the cell and you need ~5 A vacuum each side to get converged results.
The ANALYTIC psolver is also usable for 2D poisson, but it requires a much bigger cell to converge (~2x), to my knowledge. 
Do check that you are converged with cell size if you go these routes. There is also a dipole correction method available somewhere (I've not used)."

Regards

--
You received this message because you are subscribed to the Google Groups "cp2k" group.
To unsubscribe from this group and stop receiving emails from it, send an email to cp2k+uns...@googlegroups.com.
To view this discussion on the web visit https://groups.google.com/d/msgid/cp2k/9f833ec3-b7c3-4350-baa3-e19e0969fd6bn%40googlegroups.com.

Marcella Iannuzzi

unread,
Mar 8, 2021, 3:07:24 AM3/8/21
to cp2k


Hi

With metallic systems you need to use smearing and consequently diagonalisation.
It is not true that the smearing temperature needs to be large. If the SCF converges at 300K, this is good enough.
Also the periodic Poisson solver is good enough if you have a large vacuum space above the surface and use the dipole correction, for a not charged system.
Though your problem is the charged system, that for a metallic electronic structure is of not obvious physical interpretation. 
Setting a charge to a metallic system only slightly moves the Fermi energy. For an asymmetric slab system with constrained bottom layer it is even probable that the charge is partially localized on the opposite surface. 
I would guess that these are the reasons why your adsorption energy looks wrong. 

Regards
Marcella

DMITRII Drugov

unread,
Mar 9, 2021, 4:24:17 AM3/9/21
to cp2k
thanks a lot. I will try your suggestions and let you know the outcome here.

Dmitrii

Reply all
Reply to author
Forward
0 new messages