Ⅰ [求助]關於能量計算的問題
HF方法對與穩定的分子和一些過渡金屬的處理能夠得到很好的結果,b3lyp在幾何優化上有明顯的優勢
Ⅱ 為什麼紅外光光譜計算出來的比實際多
1.紅外光譜產生的原因
分子產生紅外光譜的原因簡單的說是因為分子的振動使得偶極發生了變化。偶極子發生轉動發射電磁波。因為波長一般在紅光波長長,所以稱紅外光譜。紅外譜是分子內振動能級躍遷的產物,電磁波導致分子振動,偶極距發生變化,偶極子轉動發射電磁波· 拉曼譜是散射譜,當光照射到物質上時會發生非彈性散射,散射光中除有與激發光波長相同的彈性成分(瑞利散射)外,還有比激發光波長長的和短的成分,後一現象統稱為拉曼效應。這種非彈性散射稱為拉曼散射,一般把瑞利散射和喇曼散射合起來所形成的光譜稱為喇曼光譜。由於拉曼散射非常弱,所以一直到1928年才被印度物理學家拉曼等所發現。拉曼譜是原子核振動引起的電子極化發生變化導致的
2.GAUSSIAN模擬紅外光譜的基本步驟
HF,MP2,DFT等方法都可以進行紅外光譜的模擬計算。產生有借鑒價值結果的最小基組是6-31G*。所以一般情況下要得到很可靠的數值都採用更大的基組,如6-311+G**等。
首先,要對模型分子進行優化。在此處切記,優化和FREQ使用的方法和基組一定要保持一致。倘若不一樣,在進行FREQ計算時,所輸入的構型不會被認為是穩定點。
其次,倘若你無需計算RAMAN光譜,請你加上FREQ=NORAMAN關鍵詞,這或許可以幫你節省不止一半的時間。特別對於大分子來說,這點更顯得重要了。
3. 輸出文件的運用技巧
用GVIEW打開輸出文件,點RESULT里的Vibrations便可以看到紅外的數值和振動模式。因為GVIEW3.0 不能對頻率進行自動校正,所以出現了一個很大的麻煩。計算出來的頻率看起來比實際值大很多。怎麼解決這個問題呢?
點spectrum, 然後讓其生成IR譜圖,點右鍵保存為TXT文件。然後用origin倒入然後編輯即可。可以很輕松的幫你計算校正因子。ORIGIN得到的圖還很漂亮。
4. 關於校正因子
GAUSSIAN 計算的是簡偕振動頻率,因此在低頻率振動模式計算中(非簡偕振動明顯),經過校正後的頻率值要比實驗值高。而在高頻率計算中,又比實驗值低。
因此,可以在兩個不同的頻率區採用不同的校正因子。界限為1800cm-1左右。
Ⅲ 高斯MP2方法計算能量的HF能量和MP2能量的區別
一般而言MP2是比較合理的,不過計算的時候參數沒合理設置會導致出錯,多試試其他參數
Ⅳ 最近十年,化學有哪些重大突破
首先DFT方面整出了一些還不錯的泛函,順著range-separated hyrid的思路有wB97X-D和HSE-06。correlation里再摻一點RPA就有了double hybrid functional。修正弱相互作用方面有Grimme的D2/3經驗修正,Langreth的vdw-df和Troy van Voorhis的VV系列。修正self-interaction error方面,濤哥整了一些linearize correction,聽說效果拔群。當然我們絕對不能忘記fitting狂魔Don Truhlar持續不斷更新中的M系列。算機理的同學都可以感受一下,別整天B3LYP,B格太低。
基組方面,Werner搞了一套explicitly correlated的F12系列,親測有效,算是有一點點新的idea。還有denisty fitting(或者說叫resolution identity)的應用也越來越多,尤其是在MP2上大大加快了計算速度。
QM方面除開DFT,QMC這幾年的發展貌似很快,至少應用文章是越來越多了。70年代就整出來的SAPT現在終於能用來算10個原子以上的體系了。Spin flipped method不知道算不算這十年的進展。MP2和Coupled Cluster被陸續移植到了使用Planewave的延展體系中,大家算固體的時候除了DFT開始有一點其他的選擇了。同樣被移植到延展體系中的還有PCM溶劑化模型。大家以後在跑VASP的時候可以考慮一點溶劑化效應了。順著Divide&Conquer的思路,JIali Gao的XPOL,還有Mark Gordon的FMO也在持續發展中。
MM領域,非經驗性基於ab inito的力場進展很大(這個是我博士論文的題目,私貨...),現在至少有一部分算是可用了。Greg Voth整了一套基於Force Matching的coarse grain方法,很好。另外新的water model估計發展了沒有一百也有幾十了。不管是MD還是MC,新的sampling method發展了不少,大的idea還是那些,小修小補,不詳述。
在Mixed resolution方面,QM/MM這是多年前的idea了,這幾年主要是擴大應用范圍並不斷完善,好像有人做了一些adaptive QM/MM,給原方法增加了一些flexibility。QM/QM層次的所謂Embedding方法最近這幾年也發展了不少(這是我現在的課題,也是私貨),總之現在在DFT的環境里做CCSD也不是夢了。
還有一個比較重要的事是GPU的崛起,這個能帶來多大的變革還有待進一步的考察。
量子動力學領域我不熟,查了一下RPMD好像是這十年間發展起來的,個人認為是一個比較重要的進展。
Ⅳ linux 系統gaussian09 用DFT方法計算分子間作用能後想再用MP2方法計算應該怎麼操作 本人菜鳥剛接觸g09
1. 基本演算法和性能: 半直接演算法可以調整主內存和硬碟空間需求;Fortran 90動態內存分配;用於數值積分穩定和准確的網格;內存和硬碟空間要求低;可以使用所有的點群;用RI技術對雙電子積分做近似(用於MP2、DFT、CC2
Ⅵ 第一原理,分子模擬,量子化學在化學中誰作用更大
第一性原理在做計算化學的這幫人眼中基本上算DFT的代名詞啊。(據《理論化學原理與應用》)而DFT是量子力學的一個分支(這里用這個詞恰當嗎?)。所以問題本身是有些問題的。如果是做計算化學的同學就不要在知乎上問了嘛,看看研究生課表自然就知道了……
如果是做有機的那麼DFT基本就足夠了。據我所知現在發有機的文章興算一下反應物的電子密度。所以甚至DFT都沒有必要學,會用軟體就夠了。計算化學又分做什麼方向。光譜模擬的話基本上主要就是量子化學,而且可能DFT會不夠,CC、CI、MP2什麼的都要。做反應的DFT加上動力學。做材料的又要學材料對應的一系列手段。狄拉克同我們講話:「物理學家把量子力學都搞出來了,讓你們化學家用。」化學家說:「我們一幫實驗室刷瓶子的怎麼就去用量子力學了呢?另請高明吧,我們實在也不是謙虛。」狄拉克同志說:「中央已經決定了,鍵的斷裂與生成這塊屬化學家管。你們要發展特定情況下量子力學的使用套路。」後果就是隔行如隔山。我實在不知道計算化學各方向到底要掌握什麼具體的知識(我是小學生)。但是基本上是量子化學基本原理+動力學基本原理+該領域的特定計算方法+各組特色方法(自己的程序)。入手就量子化學基本原理入手比較合適。從理論基礎上來說,量子化學是基於量子力學理論來計算目標分子的性質,在計算過程中考慮了包括原子核和電子的運動(Born-Oppenheimer近似),計算量相對來說比較大,受制於此,其計算對象一般比較小(10^2個),例如氨基酸和多肽之類的。
Ⅶ 如何選擇合適的泛函和基組的組合
《什麼樣的泛函和基組的組合,適合做的事情》
這些都是我自己科研經驗和以前讀的文獻的總結。也沒寫什麼參考文獻,就是隨便扯扯,這就全憑自己的經驗和記憶啦,想到哪兒寫到哪兒。這裡面肯定有不對的,甚至有荒謬之極的東西,還請大家指正。也希望自己拋磚引玉,其他高手也講講自己的經驗。
很少見到高手們總結自己的科研經驗和閱覽的文獻。小卒我這個屁股上還沒褪干凈蛋殼的小菜鳥,只好拋出一塊又丑又粗糙的破磚,引引高手們的美玉啦。
以下探討均不涉及cluster。主要是有機化合物、以及金屬離子和有機配體組建成的配合物。其計算也都是基於單個分子的計算。周期體系不在考慮之列——這是一句無奈的詞句,因為我的研究方向不在此處,所以我確實沒有仔細思考過它們
1分子結構、鍵長和鍵角:
對於比較輕的元素,比如CHON之類,b3lyp/6-311++g**就很優秀,如果把基組加到了aug-cc-pv?z的程度,就沒什麼大的必要了。有人甚至說,Cl以前的元素用6-31g就好,如果有孤對電子加個d就行了,如果帶負電荷就加個彌散。
對於一些中等重量的元素,LanL2DZ或者DZVP之類的基組就不錯啦,沒必要加更高的機組了,加了也是浪費。Fe的LanL2DZ有人換成SDD試過,換了以後得到不同基態結果 ,千萬小心使用SDD。第一行過渡金屬,如果只有一個,那麼6-311+g*的計算量還是可以承受的;兩個及兩個以上,非贗勢很難算。lanl2dz和sdd都是比較好的選擇。除非做單點算,否則非要上mp2算就沒太大必要了。
再重一些,比如稀土,LanL2DZ就不行了,M. Dolg先生搞出來的那個基組,斯圖加特RECP的-GTO佔了大部分市場份額。而泛函選擇上,百分之四十用的是B3LYP,百分之四十用的是B3PW91,百分之五用的是MPn族,百分之五用的是CCSD(T)族,百分之五用的是PBE族,百分之五用的是經過改進的半經驗。有時候還要自己選擇,是用小核贗勢呢,還是大核贗勢呢。聽說ADF用PBE/DZPZORA處理稀土,效果也不錯,但是我沒用過。
有金屬的時候,據說tpss不錯,但是我也沒用過,不敢說。
這里我要批一批我偶然見到的一個文獻:Int.J.Electrochem.Sci. 2009, 4, 295-307,伊朗的一群人做的工作。他們居然用6-31G*計算稀土元素,這簡直是扯淡,大家不要學他。
半經驗方法中,處理CHNO之類的元素,AM1和PM3都不錯,PM6也很好,他們可以作為我們前期粗略優化的手段。不過要注意AM1處理共軛體系不太好。有人用Sparkle/AM1和Sparkle/PM3處理稀土元素。精度並不是多麼好,但是極大地減輕了計算量,可以說還是很有成效的一個工作。不過這里不探討半經驗,僅僅探討密度泛函,所以不多說了。
一個例子:3-,我會選擇B3lyp/genecp來優化其分子結構,然後用PBE1PBE/genecp來計算其電子結構。genecp對應關系如下(其實,這個混合基組有自己的專門的名字,叫做LACVP+*)
Fe 0
LanL2DZ
****
C N 0
6-31+g*
****
Fe 0
LanL2DZ
分子結構計算結果的優劣可以用有2種方法加以檢驗,一是與可獲得的實驗數據進行對照(但不要忘了實驗數據本身只是接近事實,而不是准確事實的本身,因為它們仍然是有誤差的),二是在優化結構的基礎上計算性質,同樣的,還是要拿計算結果與更為有限的性質實驗測定結果(它們同樣有誤差)進行對照。這充分體現了人類認識自然規律的有限性——我們總是只能獲得相對真理。由於現有的計算理論本身在處理相關能和相對論效應時有很多困難(理論的和實際計算上的),所以,本人的研究都不涉及重金屬,而只做輕元素體系,多為生物分子體系,大量的計算實驗表明DZP加彌散基組與B3LYP的結合所得的結果可靠,所以一直使用。個人的精力是有限的,無法大量進行方法的嘗試與鑒別,所以,只有大量閱讀文獻來彌補。實際上,就輕元素物質的結構而言,6-31++G**的結果已然非常不錯了,但在計算性質時不妨對基組適當選擇。如前所述,因為實驗有誤差,所以有時實驗並非一定可靠,更重要的是,有的性質的測定,實驗上是不可能進行的(至少目前是如此),因而,計算怎樣走在實驗的前面,恐怕值得思考。
RI-DFT、RI-MP2方法,能比常規方法快一個數量級,但精度接近。此外還有RI-CCSD、RI-CCSD(T)等,不過用得很少。Gaussian 0x的話可以試試純GGA+密度擬合,不會比ADF的同類方法差太多。
2氫鍵
氫鍵的計算,還是以b3lyp、b97-?、pwb6k、b2plyp、b3p86、pbe1pbe、mpw1k這幾族泛函比較好。基組的話,還是aug-cc-pv?z、mg3s好一些。其實劈裂價鍵基組也不錯,但是必須加「大彌散」和「高角動量」,因為氫鍵還是比較弱一些,氫鍵對應的波函數必須加大離域程度。
其實氫鍵還算是一個比較好算的東西。流行的DFT中,除了OLYP和O3LYP之外,基本都有一定精度。氫鍵的計算,基組的選擇影響大一些,大彌散基組是必須的。
雖然dft在研究氫鍵方面也一直有人在用,但現在大多數的審稿人總是對這種方法持懷疑的態度,因為對擴散相互作用,dft無法預測,而審稿人更為信任的是mp2,而且一般需要大基組來計算,如aug-cc-pvdz,aug-cc-pvtz等,但如果無法完成這些基組,一些低一些的基組來做計算也是可以被接受的,如6-31G++(d,p),6-311G++(d,p)等,但bsse校正是做氫鍵方面一個必須要做的一部分。如aug-cc-pvdz,aug-cc-pvtz等這些大基組,bsse似乎影響不大,可以不做。
3遠程弱作用
遠程作用就比較扯淡了。B3交換泛函徹底完蛋。雖然我主要也是B3LYP陣營的人,但是要我在這個領域誇誇B3LYP,我還真不能瞪著眼睛說瞎話。這個領域DFTB和DFTB+曾經試圖在這個領域做些貢獻,但是成就並不是很大。比較成功的是DFT-D,包括b97-d,b2plyp-d等等這些加上dispersion項的DFT了。
Truhlar的泛函 M05, M05-2X, M06, M06-2X等等可能只適用於某些體系,對於有些體系,照樣給出糟糕的結果。LDA居然能出乎意料地給出vdW作用,而其他GGA泛函都不行。這應該是個偶然,可能是正負誤差相消的結果。比如,用LDA優化出的石墨層間距和實驗值符合得相當好。PBE-D方法總是傾向於高估vdW作用。
遠程作用還有別的選擇——盡管它會大大增加計算量
一種選擇,使用MPn,還是不夠准
另一種選擇,是把MPn改造成SCF-MPn,計算量忒大
再一種選擇,使用CCSD(t)之類的,……呃,還是算了吧,計算量我更受不了。
文獻常見的高斯09的方法有:MPW1KCIS,MPW1B95,MPWB1K,jiewei先生推薦基組tzv(2d,2p)/QZV3P。MS的話一般用GGA/PEB。
基組問題:算遠程作用必須用極大的基組——這是一句廢話,因為你要讓兩個分子相互作用,那麼它們的波函必須能「夠到對方」才行。從TZV(d),到TZV(d,p),到TZV(2d,2p),到TZV(2df,2pd),到TZV(3d2f,3p2d),……繼續加吧,能加多高,就加多高,算遠程弱作用,您永遠別吝嗇你的資源。當然,我絕不反對你使用DZV族
另一個選擇:從6-311++g(d,p),到6-311++g(2d,p),到6-311++g(2df,2pd),到6-311++g(3df,3pd),到6-311++g(3d2f,2p2d),……繼續加呀加呀加呀加!
再來個選擇:從aug-cc-pvtz,到aug-cc-pvdz,到aug-cc-pvqz,……子子孫孫無窮盡也
聽說過一族巨型機組,叫ANO基組,當然還有它的一些變體。ANO規模很巨大,算的能量相當精確,但是對於分子性質沒有那麼好的效果。
4多加一句:關於核磁,給某些人提個醒兒
昨天,有人在qq上問我,他說核磁計算結果與實驗值相差太大。我問他你用啥算的?他說是b3lyp/6-31g*。我直接就無語+仆街了。
很多人習慣用6-31g*。這確實是一個很優秀的基組。但是您居然扛著6-31g*跑去算核磁,誤差不達到百分之一千才怪。算核磁最小的基組,至少要用6-31++g(d,p)。這已經是最低要求了,不能再低了,建議使用6-311++g(2df,2pd)或更高
Ⅷ 二氧化硫的孤對電子數如何算
SO2是平面V形分子。S原子最外層有6個電子,有2對和2個單電子。與O生成SO2以後,S原子分別用2個單電子和2個O原子成鍵(西格瑪鍵),然後S的1對電子分別與2個O原子的另一個電子形成4電子3中心的大π鍵。只餘下1對孤對電子。
公式1/2*(a-xb)
a------中心原子的價電子數
如S的價電子是6
b------配位原子的孤電子
如O的孤電子是2
x------是孤電子數目
如O的孤電子數目是2
由此可知SO2的孤對電子數是1
Ⅸ 如果ADF檢驗還是有數列不平穩怎麼處理
一般情況是減小步長會增加穩定性,少數函數只有步長在一定范圍內,差分才平穩,太大太小都不穩.
要通過判據判斷(例如流體力學穩定條件),或試運行。若允許修勻,可以用函數修勻。
原則上非平穩序列和非同階差分序列都是不能處理的。但是現實中常常出現a序列平穩,b序列差分平穩,這樣也在做;但弱b序列是二階差分及其以上就完全沒經濟意義,描述性分析是第一步。
為確保結果的正確性,對每個變數序列都使用ADF和PP兩種檢驗確定其穩定性和單整階數,正確選擇滯後期數是必不可少的。重要的是需正確選擇方程式的常數項、趨勢項、滯後期數等。
(9)mp2計算方法和dft方法擴展閱讀
軟體中主要涉及的理論方法范疇
20世紀60年代,Hohenberg、Kohn和Sham提出密度泛函理論(DFT)。DFT理論奠定了將多電子問題轉化為單電子方程的理論基礎,給出了計算單電子有效勢的方法。
DFT在計算物理、計算化學、計算材料學等領域取得巨大成功,1998年,Kohn與分子軌道方法的奠基人Pople分享了諾貝爾化學獎。
與Hartree-Fock方法以及半經驗方法相比,DFT方法可以提供更高的計算精度,並能夠地處理含金屬原子的分子體系。
而與傳統的從頭算方法(MP2,CI,CC等)相比,DFT方法的優勢在於它所需的硬體資源較少,計算速度快,利用目前的硬體平台能夠精確處理含有數百個原子的體系(結合QM/MM方法可以處理數千個原子)。
軟體主要包含的處理工具
ADF軟體的可選模塊包括用於處理分子體系的ADF程序和用於處理周期性結構的BAND程序,以及相應的圖形用戶界面ADF-GUI、BAND-GUI。ADF2008新增COSMO-RS模塊,專門用於研究溶液體系的熱力學性質。
與此軟體密切相關的軟體
ADF-GUI,Molden
ADF法案:《廢棄物處理預收費法》
Ⅹ 卟吩的拼音
卟吩的拼音:bǔfēn。
卟吩 一種有機化合物。舊稱「㗊」(leí),是四個吡咯環的 α-碳原子通過四個次甲基(-CH=)橋相連而成的共軛體系,是最簡單的卟啉。
暗紅色晶體。溶於吡啶、二惡烷,微溶於氯仿、冰醋酸,難溶於甲醇、乙醚、丙酮。
卟吩的四個氮原子易與金屬離子配位生成晶體狀的金屬絡合物。是天然存在的葉綠素和血紅素等多種卟啉類四吡咯化合物的結構骨架。
一種有機化合物,是葉綠素、血紅蛋白等的重要組成部分。
卟吩環系的共軛體系和芳香性質,以及與化學反應活性的聯系。
用考慮電子相關的MP2和兩種DFT方法,在不同的基組下對卟吩結構全優化。
卟吩的光電離特性表明其對含氧較低的生物組織以及在極性較大的體內環境中具有較好的光動力作用。
種深紅色晶體化合物C20H14N4,由四個吡咯環通過四個碳原子所構成的一個多雜環化合物,是葉綠素、血紅蛋白等的重要組成部分。卟吩的四個氮原子易和許多金屬原子配位而成金屬絡合物,如含鐵血紅素和含鎂葉綠素等都屬之。 卟啉是卟吩的衍生物。