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adf:geoopt

这是本文档旧的修订版!


如何优化分子的几何结构

本教程使用软件版本AMS2019.301。

此处以氧气分子举例:优化中性<chem>O2</chem>分子:

参数设置

o2-ea01.jpg

注意

  1. O2的基态是三重态(两个电子未配对),因此Spin Polarization设为2(其他例如水分子,基态是单重态,所有电子配对,那么Spin Polarization则为默认值0)
  2. 体系基态处于单重态还是三重态,一般而言是由二者能量决定的,谁的能量低,就是谁;
  3. 结构优化,除了存在范德华力之外,一般对泛函、基组不太敏感,不同的参数优化出来结果几乎差别很小,而这样小的差别往往对其他性质的计算没有影响;
  4. 大体系的优化,为了提高效率,一般并不会一开始就使用精度较高的方法、基组,开始使用低精度的方法、基组,优化结束后,使用收敛的结果,增大基组,使用更高精度的泛函,接着优化,这样能在保证精度的前提下,极大地节省计算时间;
  5. 结构优化Numerical Quality设置为Normal即可,与Good几乎没有任何差别,但后者计算量比前者大好几倍

在ADFinput分别点击file-save,file-run,即运行计算。或者提交到服务器计算,具体参考:提交作业

结果查看

计算结束后,查看结果:SCM - Logfile,尾部:

<Dec04-2019> <22:08:51>  current energy                               -0.35356828 Hartree
<Dec04-2019> <22:08:51>  energy change                      -0.00000243     0.00100000    T
<Dec04-2019> <22:08:51>  constrained gradient max            0.00016137     0.00100000    T
<Dec04-2019> <22:08:51>  constrained gradient rms            0.00009317     0.00066667    T
<Dec04-2019> <22:08:51>  gradient max                        0.00016137
<Dec04-2019> <22:08:51>  gradient rms                        0.00009317
<Dec04-2019> <22:08:51>  cart. step max                      0.00003214     0.01000000    T
<Dec04-2019> <22:08:51>  cart. step rms                      0.00001856     0.00666667    T
<Dec04-2019> <22:08:51>  GEOMETRY CONVERGED
<Dec04-2019> <22:08:51>  Calculating Energy Terms for Final Geometry
 Coordinates in Geometry Cycle 8
   Atom         X           Y           Z   (Angstrom)
   1.O         0.000000    0.000000   -0.616495
   2.O         0.000000    0.000000    0.616495
<Dec04-2019> <22:08:51>  >>>> CORORT
<Dec04-2019> <22:08:51>  >>>> CLSMAT
<Dec04-2019> <22:08:51>  >>>> ORTHON
<Dec04-2019> <22:08:51>  >>>> GENPT
<Dec04-2019> <22:08:51>  Block Length= 127
<Dec04-2019> <22:08:51>  >>>> PTBAS
<Dec04-2019> <22:08:51>  >>>> CYCLE
<Dec04-2019> <22:08:51>              |Error|         MaxErr       Wt(A-DIIS)
<Dec04-2019> <22:08:51>      1      0.00000001      0.00000000
<Dec04-2019> <22:08:51>      2      0.00000000      0.00000000    100.0
<Dec04-2019> <22:08:51>  SCF converged
<Dec04-2019> <22:08:51>      3      0.00000000      0.00000000    100.0
<Dec04-2019> <22:08:51>  >>>> TOTEN
<Dec04-2019> <22:08:52>  >>>> POPAN
<Dec04-2019> <22:08:52>  >>>> DEBYE
<Dec04-2019> <22:08:52>  >>>> AMETS
<Dec04-2019> <22:08:52>  >>>> POPUL
<Dec04-2019> <22:08:52>   Bond Energy          -0.35356828 a.u.
<Dec04-2019> <22:08:52>   Bond Energy          -9.62108233 eV
<Dec04-2019> <22:08:52>   Bond Energy        -221.87       kcal/mol
<Dec04-2019> <22:08:52>  NORMAL TERMINATION
<Dec04-2019> <22:08:52>  END

注意:优化过程会不断地计算不同的分子结构,直到找到最低能量的结构为止。收敛标准得到5个T表示五个收敛标准都达到。其中第二个标准最重要,一般也是最后一个达到的,第二个标准是势能面的梯度最大值。这个标准非常严格,对于大量过渡金属参与的化学反应,过渡态搜索,有可能达不到这样严格的标准,一般到0.003左右也可以认为收敛了,可以将对应的分子结构拿来使用。

优化过程结构变化的查看:

查看能量的变化:

查看键长的变化:

安住shift键,即可选择多个原子,如图所示,安住shift键,分别选中两个O原子,原子变为高亮,表示被选中。

然后

右方出现键长变化的图,窗口下方也会出现每一步的具体键长数值。

注意:键角、二面角也是类似,选中对应的原子,然后选择上面的选项即可。

如果要将某一帧(往往需要导出最后一帧)的结构导出,参考:

到此优化过程完成!

一般结构优化完成之后,会进行频率计算,检查是不是存在虚频。如果存在虚频,则表示优化不精确,需要继续优化。但这个问题在ADF一般很少出现。因此,对于非弱键的体系,都可以省去这一步。如果不放心,可以进行频率计算。

ADF软件提供免费试用(一般为一个月),试用申请方式参见费米科技维基百科:AMS免费试用

adf/geoopt.1575469114.txt.gz · 最后更改: 2019/12/04 22:18 由 liu.jun

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