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adf:openshellfragmentanalysis

这是本文档旧的修订版!


如何进行开壳层片段的分析

一般的、普通的闭壳层片段(构造成闭壳层分子)的片段分析,参考费米维基:文献重现:氢键强度、轨道作用、电荷分析。新版ADF的计算中,片段的计算必须使用Restricted方法,但整个体系的计算可以使用Unrestricted。

该方法缺点:使用Restricted方法计算,这本身带来了比较大的误差;另外,开壳层片段的时候,如果分别指定alpha、beta电子,往往很难收敛到正确的占据方式上;如果使用类似A 14 1 1的指定方式,电子却又是均匀分布在alpha、beta上的(这也会带来一定误差,但文献中一般也采用了后面这种方式)。具体指定电子占据的方式,参考:如何为对称性的分子指定电子的占据方式

真正精确、严格的开壳层片段分析、ETS-NOCV计算,需要使用BAND模块(使用Unrestricted方法来精确计算片段,然后用Unrestricted片段来计算整个分子体系),可以得到精确的EDA信息、NOCV信息,但缺点是:目前的版本尚不能定量列出碎片轨道对NOCV轨道的贡献大小,只能在View中定性地看到。参考:Unrestricted二重态片段的能量分解(EDA)与ETS-NOCV分析:CH3-CH3

参数设置

以丙烷分为三个区域为例:

如果不清楚如何分区,可以参考费米维基:如何创建分区。之后设置参数如下:

丙烷为闭壳层、片段为开壳层;如果整个体系是开壳层,那么上图中可以勾选Unrestricted,并设置相应的Spin Polarization(但注意,这种情况下,片段仍然是使用Restricted计算的)。

可以点击上图红框内所示的三个圆点,打开三个片段的计算参数设置的ADFinput窗口,可以对每个片段的电子占据方式进行指定:

在片段的ADFinput > Model > Spin and Occupations进行指定,例如ADFinput > Details > Userinput手写输入。具体参考费米维基:如何为对称性的分子指定电子的占据方式)。这里我们对开壳层片段的Restricted计算,都采用默认的占据方式(片段中的电子具体是如何占据的,可以去看每个片段计算的out文件或者点ADF LOGO > Level查看)。

然后保存任务,例如名为C3H8,保存的时候,会提示:

这些提示是片段计算的ADFinput发出的,是在提示当前所带电荷数和自旋极化(未配对电子个数)互相矛盾。本功能中可以直接点击OK,忽略掉这个提示。

保存任务之后,在ADFjobs窗口出现4个任务:

其中3个任务是三个片段的计算(任务名分别为C3H8.Region_1、C3H8.Region_2、C3H8.Region_3),1个是整个丙烷分子的计算(任务名为C3H8)。选中整个丙烷的计算任务(即名为C3H8的任务),点击菜单栏 Job > Run,软件将自动地完成如下计算:

  • 分别先计算三个片段(任意顺序均可)
  • 三个片段计算完成之后,自动计算整个丙烷分子

结果查看

在ADFJobs窗口选中C3H8任务,点击ADF LOGO > Output可以显示这次片段分析的能量分解情况,与闭壳层的能量分解是一样的,具体可以参考费米维基:fragmentanalysis

可能需要修改片段中电子的占据方式

分别选中各个片段任务,例如选中C3H8.Region_1,然后点击ADF LOGO > level可以看到片段Region_1的能级,参考每个能级的轨道,参考:如何查看能级、分子轨道

其中C3H8.Region_1也就是甲基,其占据方式如下(虽然图中显示,会让我们认为分子的HOMO一个电子占在alpha自旋上,但实际上是0.5在alpha上、0.5在beta上,参考fragmentocc尾部所示的内容):

其中半占据的轨道:

是比较符合我们的期望的(注意调整显示等值面的数值为0.15,看的更清楚,可以看到),该轨道实际上主要是C原子的2P轨道。类似可以查看CH2片段的电子排布。

这些片段轨道的占据方式,如果不符合我们的预期,那就需要人为指定占据方式,参考fragmentocc

adf/openshellfragmentanalysis.1495324134.txt.gz · 最后更改: 2017/05/21 07:48 由 liu.jun

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