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这是本文档旧的修订版!


如何计算紫外-可见吸收谱与自然跃迁轨道NTO

前言

虽然电子的激发实际上比较复杂,电子和电子之间是相关的,而不是彼此孤立的。因此真正严格的说,激发并不是某个电子从某个占据轨道跃迁到另外一个空轨道,而是互相牵连,从一个“多电子”波函数变为另一个“多电子”波函数。

不过在密度泛函里面,一只采用了这种单电子的图像。跃迁的时候,大部分情况都可以认为电子是从某个占据轨道跃迁到某个空轨道。严格一些来说,是这个跃迁,大部分是由某对“占据轨道-空轨道”贡献出来的。有的时候,两对,或多对“占据轨道-空轨道”的贡献都很大。

NTO就是这样一个直观的图像,列出这些“占据轨道-空轨道”对。

建模与参数设置

关于分子的建模,参考:

最简单的,计算NTO的过程,图示如下:

即完成提交任务。其它提交任务的方式,参考:正式版的安装、维护与升级

查看结果

查看紫外可见吸收谱

点击菜单栏最左侧的ADF LOGO > Spectra即显示紫外可见吸收谱:

可以看到横坐标默认的单位是Hartree,这是物理学家钟爱的能量单位。可以更改为自己喜欢的单位,例如nm:菜单栏 > Axis > Horizontal Unit > nm,横坐标就会变成nm,但如果改成nm的时候要注意,改单位之前,横坐标的能量不要有负数(负数没有对应的nm数,因此会提示错误),可以用鼠标左键左右拖动谱图,到横坐标上全是正能量。

上图有两个窗口,上方是谱图,下方列出的是构成这个吸收谱的N个峰(本文没有设置峰的个数,默认为10。设置参数的时候,可以设置自己需要的峰的个数,设置方法为,在前面设置激发态参数的页面:ADFinput > Properties > Excitations(UV,Vis),CD > Number of Excitations输入需要的数字)。每一行数据代表着一个峰的信息,和横坐标上的细短红线可以一一对应起来。点击某一行,右下方将出现该激发态的来源:

例如,上图选中了第一个激发态,能量为0.2605Hartree,其来源99.8%是电子从占据轨道1B1跃迁到空轨道4A1。这是主要来源,其他贡献很小的,对分析一般不重要,因此就没有列出(在文本格式的输出文件*.out中有列出所有组分)。

查看NTO

点击上图右下角的蓝色文字,就会弹出两个窗口,分别显示这两个轨道的形状:

记住这两个轨道的名字,然后在ADF LOGO > Levels里面可以查找到对应的能量信息,也可以在ADF LOGO > Output > Properties > Orbital Energies, all Irreps查看到所有能级的信息,例如:

 Orbital Energies, all Irreps
 ========================================
 
 Irrep        no.  (spin)   Occup              E (au)                E (eV)
 ---------------------------------------------------------------------------
 A1            1             2.00       -0.19136342762451E+02      -520.7264
 A1            2             2.00       -0.10170924751749E+01       -27.6765
 B1            1             2.00       -0.54856608758345E+00       -14.9272
 A1            3             2.00       -0.38877614125375E+00       -10.5791
 B2            1             2.00       -0.31987836804962E+00        -8.7043
 A1            4             0.00       -0.96436741165427E-02        -0.2624
 B1            2             0.00        0.56567089276605E-01         1.5393
 A1            5             0.00        0.25240923790679E+00         6.8684
 B1            3             0.00        0.27935151398548E+00         7.6015
 A1            6             0.00        0.35845148708045E+00         9.7540
 B2            2             0.00        0.40675117242936E+00        11.0683
 A1            7             0.00        0.51646218911257E+00        14.0537
 B1            4             0.00        0.54361113473535E+00        14.7924
 A2            1             0.00        0.57621572729593E+00        15.6796
 B2            3             0.00        0.73749138443555E+00        20.0682
 A1            8             0.00        0.89721196630428E+00        24.4144
 B1            5             0.00        0.10694224795785E+01        29.1005
 B1            6             0.00        0.12834570288795E+01        34.9246
 A1            9             0.00        0.12834696415397E+01        34.9250
 B2            4             0.00        0.16568727123178E+01        45.0858
 A2            2             0.00        0.17129489467013E+01        46.6117
 A1           10             0.00        0.17810860597701E+01        48.4658
 A1           11             0.00        0.19814052696918E+01        53.9168
 A1           12             0.00        0.23766414110489E+01        64.6717
 B1            7             0.00        0.25799768402780E+01        70.2047
 B1            8             0.00        0.27385977633144E+01        74.5210
 B2            5             0.00        0.40465374502184E+01       110.1119
 A1           13             0.00        0.49379307279079E+01       134.3679
 B1            9             0.00        0.58985016374013E+01       160.5064
 A1           14             0.00        0.16157859100186E+02       439.6777
 A1           15             0.00        0.13101120412747E+03      3564.9963

第一列是不可约表示的名字,第二列是轨道的序号,例如刚才我们关心的1B1,就是B1不可约表示的第1个轨道,4A1就是A1不可约表示里面拍第4的轨道。第三列是该轨道上面占据的电子的个数,第四列是该轨道的能量,单位为Hartree,第五列是将Hartree换算成eV。

adf/nto.1508297000.txt.gz · 最后更改: 2017/10/18 11:23 由 liu.jun

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