COSMO、SCRF溶剂化的计算
本文使用AMS2020.101进行说明。
在使用的时候，例如结构优化、光谱计算、过渡态计算等等，只需要在原先不考虑溶剂化的基础上，增加如下所示的设置即可。但需要注意SCRF方法本身有一个自洽迭代的过程，目前SCRF仅能用于单点计算。COSMO与SCRF是ADF的两种设置最简单的溶剂化，也是最常用的溶剂化方法。
COSMO溶剂化设置：如上图所示，选好溶剂化理论以及溶剂即可。其中Solvent epsilon和Solvent radius不需要设置——除非在溶剂列表中没有该溶剂。
SCRF溶剂化设置：选择溶剂的时候，需要先选择COSMO溶剂化模型，选择好溶剂之后，再切换到SCRF模型，同时Default radii为Noodelman：
溶剂化自由能
COSMO的溶剂化能，参考：DFT计算溶剂化自由能（Free Energy of Solvation）
SCRF的溶剂化能，在out文件的尾部，搜“Summary of SCRF Run”可以搜到，溶剂化能的详细信息，例如：
Summary of SCRF Run
Final Results (Energy in kcal/mol)
Cycle ETS EsolRE corrE nuclRE EsolPE nuclPE Total
------------------------------------------------------------------------------
0 -320.66 -49.37 -0.03 43.50 0.00 0.00 -326.5666
1 -319.61 -61.50 -0.04 53.07 0.00 0.00 -328.0782
2 -319.11 -64.16 -0.04 55.12 0.00 0.00 -328.1887
3 -318.99 -64.71 -0.04 55.55 0.00 0.00 -328.2010
4 -318.96 -64.85 -0.04 55.65 0.00 0.00 -328.2036
ANALYSIS (Energy in kcal/mol)
Cycle Cost Gainr GainP Gain Net EleDip
--------------------------------------------------------------
0 0.00 -5.90 0.00 -5.90 -5.902 1.7024
1 1.05 -8.47 0.00 -8.47 -7.414 2.0902
2 1.56 -9.08 0.00 -9.08 -7.525 2.1735
3 1.67 -9.21 0.00 -9.21 -7.537 2.1908
4 1.70 -9.24 0.00 -9.24 -7.539 2.1949
Conclusion
EprotEl EprotPOL EreactEl EreactPOL Estrain Net
------------------------------------------------------------------
0.00 0.00 -5.90 -3.34 1.70 -7.54 kcal/mol
0.000 0.000 -0.256 -0.145 0.074 -0.327 eV
注意
各项含义：
- ETS: 受到溶剂影响后，气相分子的bond energy能量
- EsolRE：1/2（真实电子密度*反应场），在全空间的积分
- correE：1/2（真实电子密度-拟合电子密度）*反应场，在全空间的积分
- nuclRE：1/2（有效原子核电荷*反应场），求和
- EsolPE：1/2（真实电子密度*蛋白质场）在全空间积分
- nuclPE：1/2（有效原子核电荷*蛋白质场），求和
- Cost=Estrain=ETSi - ETS0
- GainRi = EsolREi + nuclREi + correEi
- GainPi = EsolPEi + nuclPEi
- Gaini = GainRi + GainPi
- Neti = Gaini + costi
- EleDipi：ADF计算得到的偶极矩（单位Debye）
- Totali = Neti + ETSi，即Bond energy与净的溶剂化能之和
另外通过COSMO-RS也能够计算溶剂化能：COSMO-RS计算溶剂化自由能