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adf:tssofreaxff

ReaxFF-NEB:搜索过渡态

总的来说NEB方法搜索过渡态,比较适合结构变化不剧烈的情况。像六元环结构变成五元环+桥联结构,这种结构变化剧烈的反应,NEB方法就非常捉襟见肘。ADF模块的过渡态搜索对各种简单、复杂的过渡态,计算难度也不高。参考:ADF过渡态搜索案例

下面以CH3-H-NH2为例子,演示ReaxFF搜索CH4-NH2 → CH3-NH3的过渡态。

第一步:优化反应物、产物结构

Task选择Geometry Optimization,优化反应物结构。当然反应物、产物,对于计算来说,二者是相对而言的。

如果是分子体系,可以设置周期系为None。如果是表面体系,可以选择Slab(当然实际上在AMSinput中表面模型创建完成,周期性就自动设置为Slab了),此时上下表面外部为半无限大的真空;如果是三维体系,周期性则为Bulk。

反应物结构优化

保存任务并运行。优化完毕之后,在对应的窗口弹出提示,询问“是否将优化得到的结构更新到AMSinput中?”选择Yes,这样ADFinput窗口里面的结构,就是优化好的结构。先不要关闭这个AMSinput窗口,后面会使用这个窗口里面的结构。

产物结构优化

注意:产物的初始结构,实际上是反应物初始结构,移动了一个H原子得来的,这是为了原子的编号一致——这非常重要。如果删除了这个H原子,重新添加H原子,编号就发生变化,程序无法将原子一一对应了。

另存一个任务。优化完毕之后,在对应的窗口弹出提示,询问“是否将优化得到的结构更新到AMSinput中?”选择Yes,这样ADFinput窗口里面的结构,就是优化好的结构。先不要关闭这个AMSinput窗口,后面会使用这个窗口里面的结构。

如需要固定部分原子

无论是结构优化、过渡态搜索、分子动力学,固定部分原子的操作都一样:首先选中要固定的原子,然后Model → Geometry Constraints and PES → 点击 “Select atoms (fix position)”的 +,即可固定。

第二步:搜索过渡态结构

新打开一个AMSinput窗口,周期性也改为None(与反应物/产物一致),Task选择NEB,点击后面的 > 按钮,进入过渡态的详细设置(如下图所示):

  • Number of image是反应物之间计算多少个过渡结构(从反应物,逐渐变为产物);
  • Optimize initial and final geometries,这里可以不再勾选,因为前面我们已经优化好了。

Initial system选择Mol-1按钮,Final system选择New Molecule 则左边窗口下方多了两个标题:Mol-1和Mol-2。点击对应的标题,可以在里面将前面优化的反应物、产物结构分别复制(在第一步的优化AMSinput窗口,CTRL a选中所有原子,CTRL C复制)粘贴到Initial和Final里面(在对应的窗口CTRL V即可粘贴)。

Initial结构:

Final结构:

选择同样的力场:

保存,并运行任务。

第三步:结果查看

ADF LOGO > Movie > Graph > Energy,可以看到从反应物到产物的能量变化曲线(红色):

如果成功的话,其顶点对应过渡态。两端分别对应反应物、产物。

鼠标点中顶点,左边窗口的结构即显示对应的结构(如果不在屏幕中央,菜单栏View > Reset View,分子将出现在屏幕中央,可以使用鼠标滚轮放大)。

真正精确的过渡态结构,可能使用ADF模块的DFT计算才能得到,可以参考:过渡态搜索、自由能、活化能的计算

adf/tssofreaxff.txt · 最后更改: 2024/03/02 14:37 由 liu.jun

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