最小冰粒氢键拓扑结构的红外光谱研究(Nat. Comm. 2020)

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水八聚体的立方结构由六个四元环组成的团簇体系,能很好的用来解释氢键拓扑结构细微变化所驱动的协同作用。虽然许多不同的结构被预测出来,但从振动光谱中提取出结构信息仍待实现,这需要电中性团簇的尺寸选择性具有足够的分辨率来识别不同异构体的贡献。清华大学/南方科技大学李隽课题组、胡撼石课题组、中国科学院大连化学物理研究所杨学明课题组、张东辉课题组和江凌课题组报导了使用可调真空紫外自由电子激光器阈值光离子化方案,测得孤立的冷冻、电中性八聚水的特定尺寸红外光谱,结果观察到大量的尖锐振动带特征。 对红外光谱的理论分析表明存在五个立方异构体,其中两个具有手性。这些结构的相对能量反映出不同的拓扑相关、离域多中心氢键作用。这些结果表明,即使有共同的结构特征,氢键网络之间的合作程度差异也导致了不同层次的结构。 为了解水八聚体的电子结构,作者利用离域定域分子轨道(LMO)理论分析了立方异构体的氢键网络,进行了自然键轨道(NBO)、自适应自然密度分配(AdNDP)、能量分解分析-化学价自然轨道(EDA-NOCV)和主相互作用轨道(PIO)等分析。 利用AMS软件ADF模块,在GGA-PBE/TZ2P水平上,利用EDA-NOCV分析了立方异构体中氢键相互作用的的本质。EDA-NOCV方案提供了关于化学键中轨道相互作用强度和贡献的定性(Δρorb)和定量(ΔEorb)信息。 参考文献: Gang Li, Yang-Yang Zhang, Qinming Li, Chong Wang, Yong Yu, Bingbing Zhang, Han-Shi Hu, Weiqing Zhang, Dongxu Dai, Guorong Wu, Dong H. Zhang, Jun Li, Xueming Yang & Ling Jiang, Infrared spectroscopic study of hydrogen bonding topologies in the smallest ice cube, Nature Communications volume 11, Article number: 5449 (2020)

ADF-分子与团簇的DFT计算

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概述 ADF 是世界上最早的 DFT 计算软件,计算功能非常完善、全面,建模、分析用户界面对初学者非常友好,节点内、跨节点并行计算效率非常高效。 一般功能:电子与结构、谱学与非线性光学性质、化学反应、热力学性质、溶剂化效应等,并包括高精度GW方法精确计算分子解离能与亲和势。 光学材料:零场劈裂、激发态辐射速率与寿命、系间窜跃、自旋轨道耦合,高精度GW方法精确计算ΔES-T。为OLED器件模拟软件Bumblebee提供原子层级模拟数据输入,辅助OLED器件模拟。 重元素与配合物:重元素体系研究必备工具,包含高精度相对论方法ZORA、X2C,完善的轨道成分分析、以及最流行的化学键分析方法EDA-NOCV、IQA等。 功能列表 效率优势: 支持节点内、跨节点高效并行计算,对较大体系,千核并行也能达到非常高加速比 支持大体系计算,例如大体系吸收光谱 普通工作站,甚至台式机就可以计算几百原子的规模的TDDFT性质 方法优势: 精确相对论方法计算自旋-轨道耦合,擅长过渡金属、重元素体系,磷光与系间窜跃 限制性开壳层分子计算,及其 TDDFT 计算 GW方法(支持自旋轨道耦合):(G0W0、evGW、G3W2)方法精确计算 IP 与 EA、GW-BSE 方法精确计算 S0-T1 能隙 RPA近似:sigma-functional 泛函更新换代迅速(ADF 泛函列表),及时引入最新的重要泛函,例如 r2SCAN-3c、TASKxc、TASKCC、D4(EEQ) 色散修正等 高精度 STO 基组:对于重元素的电子轨道计算,其他基组很容易出现定性错误(例如轨道组分不正确),ADF 可靠性久经考验 QTAIM 与 Conceptual DFT,Constrained DFT,FDE 方法,收缩变分 DFT(CV(n)-DFT)用于单重态-三重态激发的计算(该功能不像普通的TDDFT那样被电荷转移激发所困扰)、配体场DFT(LFDFT)对 d → d和f → d电子转移的情况,令计算结果更可靠),基于LFDFT的 ESR g-张量双峰、XMCD 计算、DIM/QM(DRF 梯度) QM/MM与多尺度方法 功能列表: 能级分析 分子轨道MO投影到碎片轨道SFO、SFO可视化 分子能级与片段能级之间的关系 键合分析 […]

 
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