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adf:peda-nocv-polymer

ETS-NOCV计算:聚合物的片段相互作用、电子转移

预备知识

由于pEDA分析支持正常k空间布点,而NOCV则只支持Gamma点,因此建议二者分别计算。本文使用AMS2019.301完成。

NOCV orbital、NOCV density、NOCV Def(ference) density的化学直观含义,参考:ETS-NOCV理论,尤其是ETS-NOCV方法将EDA(能量分解)中Orbital Interactions具体分解到不同轨道上

模型

这里我们跳过了结构优化的步骤。直接给出优化后的结构:

    Atoms
        H 0.4137584865093231 -1.364407896995544 -0.1048367694020271
        H 3.905043363571167 -1.368606209754944 -0.1630810648202896
        O -1.776240348815918 -0.0372278243303299 0.1618054360151291
        O 1.821238875389099 0.03570600971579552 0.2059087008237839
        H -1.408504962921143 1.645284414291382 -1.043372511863708
        H 2.18213939666748 1.707667112350464 -1.009295344352722
        H -0.3535199165344238 1.359930753707886 0.4157731831073761
        H 3.295168399810791 1.394378900527954 0.39700847864151
        C -0.8852173686027527 0.8954787254333496 -0.4305866062641144
        C 2.724980115890503 0.945950984954834 -0.4311369955539703
        O 0.03939072415232658 0.2860212028026581 -1.339725971221924
        O 3.576916217803955 0.3126263022422791 -1.369324088096619
        C 0.9520775079727173 -0.6158681511878967 -0.7048302292823792
        C 4.457893371582031 -0.6303196549415588 -0.7661175131797791
        H 1.498764157295227 -1.074758529663086 -1.543194055557251
        H 4.984376907348633 -1.096200942993164 -1.611913681030273
        O -0.781221330165863 -0.4054707288742065 -4.007828235626221
        H -0.4269334971904755 -1.302894949913025 -4.186177730560303
        H -0.4472250938415527 -0.1933794617652893 -3.102663278579712
    End
    Lattice
        7.144288539886475 0.0 0.0
    End

把这段数据直接复制到Input窗口即可。注意,此时Main窗口的Periodicity自动修改为Chain了,也就是一个真正的一维材料,外围为无限大的真空。

第二步:设置参数

参数设置详细介绍,参考:单点计算与BAND的基本参数设置。这里由于研究表面吸附,存在弱键,因此使用色散修正泛函-D3(BJ)。元素较轻,因此DZP基组即可:

体系分成吸附水分子、聚合物2个区,分区方法参考如何创建分区,如下图: K点必须设定为Gamma Only 打开NOCV开关:

勾选该选项:

设置完成后,File > Save As,保存任务。

提交任务

查看NOCV轨道

因为NOCV本身是为了进一步分析EDA的结果,希望看到EDA中轨道相互作用(也就是共价作用)主要由哪些轨道贡献出来,因此我们首先看看有多少贡献比较大的NOCV。

SCM - Output - Properties - PEDA Energy Terms:

   P E D A N O C V   E n e r g y   T e r m s
  -------------------------------------------------------------------
  Energies in kJ/mol


    ===K-Point  1   Spin 1

  NOCV      eigenvalue         E_tot         T         V
  -------------------------------------------------------------------
    1  |  -0.1419  +0.1419     -16.5    -159.6    +143.1
    2  |  -0.0590  +0.0590      -2.9     -96.1     +93.2
    3  |  -0.0472  +0.0472      -2.7     -31.7     +29.0
    4  |  -0.0284  +0.0284      -0.8      +7.2      -8.0
    5  |  -0.0249  +0.0249      -0.6     -39.8     +39.2
    6  |  -0.0218  +0.0218      -0.7     -57.5     +56.8
    7  |  -0.0176  +0.0176      -0.3     +23.4     -23.8
    8  |  -0.0144  +0.0144      -0.4     -35.4     +35.0
    9  |  -0.0126  +0.0126      -0.2     +20.8     -21.0
   10  |  -0.0110  +0.0110      -0.2      +1.9      -2.1
   11  |  -0.0089  +0.0089      -0.1      -1.1      +1.0
   12  |  -0.0082  +0.0082      -0.1     +15.3     -15.4
   13  |  -0.0071  +0.0071      -0.1     +21.7     -21.8
   14  |  -0.0062  +0.0062      -0.1     +10.7     -10.7
   15  |  -0.0057  +0.0057       0.0      +8.9      -8.9
   16  |  -0.0055  +0.0055       0.0     +11.6     -11.7
   17  |  -0.0046  +0.0046       0.0      -4.1      +4.1
   18  |  -0.0044  +0.0044       0.0      +9.6      -9.6
   19  |  -0.0038  +0.0038       0.0      +4.3      -4.3
   20  |  -0.0033  +0.0033       0.0      +3.9      -3.9
   21  |  -0.0027  +0.0027       0.0      +4.9      -4.9
   22  |  -0.0026  +0.0026       0.0      +1.7      -1.7
   23  |  -0.0025  +0.0025       0.0       0.0      +0.0
   24  |  -0.0021  +0.0021       0.0      +5.5      -5.5
   25  |  -0.0018  +0.0018       0.0      +0.7      -0.7
   26  |  -0.0011  +0.0011       0.0      +0.8      -0.8
                     E_res=      0.0 kJ/mol
                     E_tot=    -25.9 kJ/mol

可以看到贡献主要是第一组本征值为±0.1419的NOCV贡献出来(注意,本征值必须严格±成对,否则NOCV数据不可用),我们需要记住这个本征值,然后来查看该NOCV的具体情况。 SCM → View → Add → Isosurface: With Phase → Select Field → NOCV Orbitals。

注意: 负本征值NOCV orbital则是成键前的样子,也就是一方碎片贡献占据轨道,另一方贡献空轨道(等值面调整到0.01看的更清楚一些,透明设置参考:如何设置View中各种空间分布图的透明度):

可以看到,贡献占据轨道的是聚合物分子的O原子的孤对电子(占据轨道),与水分子的空轨道(H原子上)作用。

正本征值的NOCV orbital是成键之后的键轨道:

形成了氢键。

查看该组成键引起的密度变化的贡献

SCM → View → Add → Isosurface: With Phase

电子从红色区域流向蓝色区域。本例中,这是一个典型的氢键电子转移,从聚合物O原子转移电子到H…O之间,H原子本身也失去电子,与H直接连接的O原子也得到了电子。电子转移很微弱,因此等值面调整到0.0003看起来才比较清晰。

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adf/peda-nocv-polymer.txt · 最后更改: 2019/12/09 20:17 由 liu.jun

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