Gibbs free energy calculation

1. 요약

• VASP에는 gaussian과 달리 Thermal energy correction을 직접적으로 해주는 module이 존재하지 않음
• vaspkit 등 외부 module 필요함
• https://www.youtube.com/watch?v=WG7wubNGX2E&ab_channel=dbinfotech 

해당 영상에 나와있는 tag값을 그대로 사용했다

IBRION = 5 
POTIM = 0.02 
NFREE = 2

• geometric optimization 구조에서 INCAR에 위의 tag를 추가한 뒤 계산을 진행해주면 된다. 

 

2. VASPKIT

• frequency 계산을 진행한 폴더에서 VASPKIT 실행 → 5(Catalysis-ElectroChem Kit) → 501/502(Thermal corrections for ~) 로 thermal correction을 계산할 수 있다. 
• Zero point energy(ZPE)와 Entropy contribution (T*S)의 값을 사용해서 gibbs free energy의 값을 구한다.

• Thermal correction for gas 와 for absorbate 두 가지 모드가 존재한다.
• 기본적인 계산 원리는 동일하나 adsorbed molecules의 경우 substrate와의 결합으로 인해  translational and rotational freedom이 줄어들게 된다 
• 일반적으로 분자의 3N vibration으로 translation과 rotational을 대체하게 되는데, 낮은 진동수가 엔트로피에 비정상적인 free energy correction을 초래함. 
• 따라서 50cm-1 이하의 vibration frequency 값을 50cm-1으로 계산함. VASPKIT에서도 동일한 방법 사용
• https://vaspkit.com/tutorials.html#thermo-energy-correction 해당 내용 참고

 

3. Calculation

• G= E(electronic energy) + ZPE + TS 로 계산한다 (E는 optimized energy, ZPE와 TS는 VASPKIT의 값 사용)