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adf:vcdanalysis2020

振动圆二色谱VCD的分析:原子位移、EDTM、MDTM、GCO

本例以如下分子为例:

C      -1.44589917      -0.26968372      -0.00000000
C       0.02774960      -0.35459913      -0.00000000
O      -0.64012001       0.88449058      -0.00000000
H      -1.94641916      -0.41741698       0.97962259
H      -1.94641916      -0.41741698      -0.97962259
H       0.50817848      -0.55867470      -0.97957478
H       0.50817848      -0.55867469       0.97957478

参数设置

用户可以直接复制上述坐标在AMSinput窗口CTRL V粘贴即可。为了确保手性,将其中对角的两个H原子改为氘:

其他基本参数设置:

结果分析

SCM - Spectra,即打开VCD谱窗口:

AMS提供的VCDtools提供了两类分析方法:1)可以显示与VCD强度相关的特性,即电偶极子和磁偶极子跃迁矩(EDTM,Electric Dipole Transition Moment和MDTM,Magnetic Dipole Transition Moment)以及简正模的原子运动;2)可以进行一般耦合振荡器(General Coupled Oscillator,GCO)分析。

每个峰的强度、对应的原子运动、EDTM、MDTM

可通过点击频谱的峰,或点击窗口下半部分的模式列表的某一行,来选择不同的简正模。选择模式后,将显示该模式对应的振动,窗口右下角将会列出该模式的一些细节,包括该模式涉及原子运动的百分比、|EDTM|和|MDTM|在每个原子上的分配。

峰的转动强度在谱中可以看到,在窗口底部列表中也可以看到,例如第12个峰的强度是-19.27。

右下角的列表中,我们可以点击某一行(也就是某个原子),即可在左上半窗口中看到对应的位置(该原子被高亮显示)

左上半窗口底部有N(箭头)、E(箭头)、M(箭头)、⇄、N、E、M几个按钮,以及GCO。

这几个按钮的作用:

  • N(箭头),显示该简正模的原子运动方向
  • E(箭头),显示EDTM的方向
  • M(箭头),显示MDTM的方向
  • ⇄,没有特别的作用,只是将显示方向反向而已
  • N,用原子的大小比例来显示简正模位移的大小,例如H原子运动位移量最大,那么H的尺寸就最大
  • E,用原子的大小比例来显示EDTM的大小
  • M,用原子的大小比例来显示MDTM的大小
  • GCO是进行General Coupled Oscillator分析的按钮,需要先创建两个分区,然后再点击这个按钮,才会进行GCO分析,详见下文

GCO分析

GCO分析,可以分析VCD峰的贡献来源(基团与基团的GCO相互作用的贡献、基团单独的贡献、其他原子的贡献),以及EDTM、MDTM的大小以及xyz方向分量等。

我们以模式15为例,我们可以通过右下角的分析看到,该模式主要由两个CH基团贡献出来。下面,我们将这两个CH设置为两个分区,然后进行GCO分析。

设定分区1:按住Shift键,选中其中一个CH基团,然后菜单栏Regions → Set Selection As → New Region即将该基团设定为分区1,名为A分区。

设定分区2:按住Shift键,选中另一个CH基团,然后菜单栏Regions → Set Selection As → New Region即将该基团设定为分区2,名为B分区。

两个分区设定完毕:

如果要进行多个简正模的GCO分析,那么每建立这一对分区,就需要保存:Regions → Save Regions,设定适当的名字,便于区分、记忆。那么下一次要分析某个模式,就可以通过Regions → Load Regions读取。

GCO分析:两个分区都设定好之后,点击GCO按钮,就会弹出GCO分析的结果窗口,分析数据。

可以看到两个分区对EDTM、MDTM的贡献大小(x、y、z分量,以及模(Length))

                              EDTM
                    =========================
      Frag.         X           Y           Z         Length
 -------------------------------------------------------------
         A:         2.6        -2.1        -2.6          4.2
         B:         2.0         1.3        -1.9          3.0
      REST:        -0.3         0.0        -0.2          0.3
 -------------------------------------------------------------
     TOTAL:         4.3        -0.7        -4.6          6.4
  
                              MDTM
                    =========================
      Frag.         X           Y           Z         Length
 -------------------------------------------------------------
         A:         6.2         3.0         1.4          7.0
         B:         4.1        -4.8        -0.7          6.3
      REST:         0.5        -0.1         0.0          0.5
 -------------------------------------------------------------
     TOTAL:        10.7        -1.9         0.7         10.9

两个分区之间的GCO相互作用对转动强度的贡献R_gco、每个分区独立对转动强度的贡献R_if、其他原子对转动强度的贡献R_rest。

      R_gco  -->  Subtotal:       35.91
 --------------------------------------
      EDTM_A*MDTM_B(O_dft):       22.25
      EDTM_B*MDTM_A(O_dft):       13.66
  
  
       R_if  -->  Subtotal:        9.47
 --------------------------------------
      EDTM_A*MDTM_A(O_dft):        6.01
      EDTM_B*MDTM_B(O_dft):        3.46
  
  
       R_rest --> Subtotal:       -0.66
 --------------------------------------
EDTM_rest*MDTM_rest(O_dft):       -0.14
   EDTM_A*MDTM_rest(O_dft):        1.45
   EDTM_B*MDTM_rest(O_dft):        0.85
   EDTM_rest*MDTM_A(O_dft):       -1.73
   EDTM_rest*MDTM_B(O_dft):       -1.09
  
 ======================================
 R = R_gco + R_if + R_rest:       44.71

这里可以看到该模式,其他原子的贡献,以及分区独立贡献非常小。

GCO各分量的大小:

                                      R_CO:        9.24007
 -----------------------------------------------------------
   sin[EDTM_A vs EDTM_B]*|EDTM_A|*|EDTM_B|:       10.42078
      Y_AB*cos[Y_AB vs. (EDTM_A x EDTM_B)]:        0.96511
                                 pi*Freq/c:        0.91875
 -----------------------------------------------------------
  
                                     R_COC:       26.66513
 -----------------------------------------------------------
   sin[EDTM_A vs EDTM_B]*|EDTM_A|*|EDTM_B|:       10.42078
    -Y_COC*cos[Y_AB vs. (EDTM_A x EDTM_B)]:        2.78513
                         pi*NM_frequency/c:        0.91875
 -----------------------------------------------------------

GCO相关参考文献:

adf/vcdanalysis2020.txt · 最后更改: 2020/11/22 10:45 由 liu.jun

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