软件版本为AMS2019.3及之前的版本，AMS2020以后的版本请参考链接：如何计算自旋翻转激发：N重态跃迁到N±2重态

如果我们的基态已经是高自旋态了（例如Spin Polarization为2，即有两个电子自旋朝同一个方向，也就是三重态），然后我们希望计算这个分子激发态的时候，有一个电子的自旋发生翻转，这样就变成单重态或者五重态，本文讲解如何计算这样的激发。以<chem>O2</chem>为例，因为它的基态正好是三重态。

注意：这样的激发属于禁阻跃迁，跃迁偶极矩为0。并且这种激发态的计算，就不能考虑自旋轨道耦合了（如果考虑旋轨耦合，就不再是严格的N重态了），因此ADFinput > Main > Relativity只能选择None、Scalar，不能选择Spin-Orbit。ADFinput > Properties > Excitations(UV/Vis),CD > Type of excitations也不能选择Spin-Orbit相关的选项。

单重态跃迁到三重态，也属于自旋翻转跃迁，但单－三态跃迁研究的很多，理论和工具也比其他自旋翻转跃迁要完善，所以单－三态跃迁，一般并不用这种方式计算。参考：

• 如何计算单重态到三重态的激发（相对论、许可跃迁）

基态部分（泛函、基组仅做参考，具体可以阅读：ADF参数设置详解）：

注意：

1. 上图中Unrestricted必须勾选，如果考虑相对论效应，Relativity可以选择Scalar。
2. 如果选择了杂化泛函，一般Frozen Core需要设置为None，否则对于超重元素，例如锕系元素有可能出现数值错误（对较轻的元素一般没有影响）。

注意：

1. Type of Excitations选择SingletandTriplet，虽然实际并非计算单、三态。如果选择其他的，例如triplet、Spin-Orbit都可能报错。
2. 必须勾选spin-flip excitations，表示计算的是自旋翻转的激发。得到的所有激发态，与基态相比都有电子的自旋发生了翻转。
3. 必须勾选TDA：自旋翻转激发只能配合TDA近似
4. Number of excitations:设置需要计算多少个激发态，默认值为10

保存并提交任务。

首先看看*.out文件：ADF Logo > Output > Properties > Orbital Energies all irreps(所有不可约表示中的轨道的能级):

 Orbital Energies, all Irreps, both Spins
 ========================================
 
 Irrep        no.  (spin)   Occup              E (au)                E (eV)
 ---------------------------------------------------------------------------
 A1.g          1     A       1.00       -0.19333619946832E+02      -526.0946
 A2.u          1     A       1.00       -0.19333569810158E+02      -526.0932
 A1.g          1      B      1.00       -0.19303551145039E+02      -525.2764
 A2.u          1      B      1.00       -0.19303434693958E+02      -525.2732
 A1.g          2     A       1.00       -0.11549299392671E+01       -31.4272
 A1.g          2      B      1.00       -0.10864914553166E+01       -29.5649
 A2.u          2     A       1.00       -0.92437651120356E+00       -25.1536
 A2.u          2      B      1.00       -0.83362331489462E+00       -22.6840
 A1.g          3     A       1.00       -0.51922840471958E+00       -14.1289
 E1.u          1     A       2.00       -0.50629291730640E+00       -13.7769
 A1.g          3      B      1.00       -0.48586701900753E+00       -13.2211
 E1.u          1      B      2.00       -0.39709344466301E+00       -10.8055
 E1.g          1     A       2.00       -0.38265548089329E+00       -10.4126
 E1.g          1      B      0.00       -0.19391927311338E+00        -5.2768
 A2.u          3     A       0.00       -0.84276910811498E-01        -2.2933
 A2.u          3      B      0.00       -0.45692204712143E-01        -1.2433
 A2.u          4     A       0.00        0.28775114392767E+00         7.8301
 A2.u          4      B      0.00        0.29954235149728E+00         8.1510
 E1.u          2     A       0.00        0.33401382917908E+00         9.0890
 E1.u          2      B      0.00        0.37051443088090E+00        10.0822
 A1.g          4     A       0.00        0.46109594405017E+00        12.5471
 A1.g          4      B      0.00        0.46679742981832E+00        12.7022

注意：

1. Irrep一列示不可约表示的名字，不熟悉的用户可以阅读：分子对称性、点群与不可约表示、轨道对称性的通俗理解
2. spin一列的A、B表示自旋α、β
3. Occup一列表示该轨道的电子占据数，可以看到HOMO为（这是一个二重简并轨道）：E1.g 1 A 2.00 -0.38262291339627E+00 -10.4117
4. E (au)：轨道能量值，单位为au，也就是Hartree
5. E (eV)：轨道能量值，单位换算为eV。

可以看到，α电子比β电子多2个。因此是三重态。

在*.out文件里面也有激发态的结果，但较为繁杂，初学者看起来非常费力，因此我们可以通过以下方式，看到简略信息：

SCM > Spectra(为了方便比较能量，我们确保单位为eV：Axis > Horizontal Unit > eV):

上图中，上方窗口本来是显示激发态的吸收强度的，但因为全部是禁阻跃迁，因此强度全部是0。我们计算了10个激发态，其信息列在窗口左下角。

点击任意一行，例如能量最低的一个激发态，也就是第一行，右下角出现该激发态的构造：主要由1Pi.g轨道旋跃迁到1Pi.g轨道。查阅其基态占据方式，由于激发只能从占据轨道跃迁到空轨道，因此非常确定是从α跃迁到β。 Pi是二重简并，也就是基态能级里面的E不可约表示（E也是二重简并），也就是E.g不可约表示中的第一个轨道，也就是1E.g，也就是HOMO。当然大部分情况下，不会出现这种命名差异较大的情况。<chem>O2</chem>对称性很高所致。

从基态的结果来看，α电子比β电子多2个，现在最低的自旋翻转激发，电子从α翻转为β，实际上就成为单重态了。它能量最低，因此实际上就是$S_1$态了。

点击上图右下角的蓝色的NTO1（或者NTO2），可以看到自然跃迁轨道（也就是一对占据轨道－空轨道，电子从所示的占据轨道跃迁到所示的空轨道）

第1～5个激发态都是单重激发态。

我们点击第6行，可以看到电子从β轨道跃迁到α轨道，所以实际上就变成了五重态:

注意:激发态列表中的能量，就是激发能。