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标题: 请教有机物材料折射率的预测方法 [打印本页]

作者
Author: xaomidaxue 时间: 2019-1-22 18:29
标题: 请教有机物材料折射率的预测方法
根据Lorentz-Lorenz公式（如图1所示）有机材料材料折射率n可以通过2种方法进行计算：1、根据公式1-1，折射率可以通过计算摩尔折射率和摩尔密度，然后求得折射率。
2、可以通过计算摩尔折射率和摩尔体积，然后求得折射率。

摩尔折射率的计算，搜了了一下网上的资料，有原子贡献法、基团贡献法和化学键贡献法等进行计算。有些还结合QSPR等方法，但是，不知道这些方法是否可靠，因为涉及不同的体系。

如果计算摩尔密度，根据sober老师的帖子http://sobereva.com/337，可以通过计算分子的摩尔密度，但是不知道这个摩尔密度和实验的密度是否具有可比较性。
或者计算摩尔体积，根据sober老师的帖子http://sobereva.com/102，可以计算分子的摩尔体积，但是老师说这个摩尔体积和实验测试的不是一个性质的东西。

由于也是刚接触，有些不太明白，请教老师，这个摩尔折射率的计算有没有比较合适的方法，同时计算折射率的话，是计算摩尔密度还是计算摩尔体积得到的数值，代入公式得到的结果会好一些。

谢谢！

作者
Author: xaomidaxue 时间: 2019-1-23 21:12
不要沉啊，有大神可以评论一下我的想法靠谱么？
非常感谢！

作者
Author: ChunLinX 时间: 2019-8-19 10:47
请问楼主找到解决方法了吗？能不能分享一下折射率的计算方法？谢谢！

作者
Author: sobereva 时间: 2019-8-19 11:13
摩尔密度通过动力学就能跑出来。根据盒子体积，自然也就知道了摩尔体积

http://sobereva.com/102里说的只是单分子体积怎么算，经验预测实际摩尔体积是这篇文章里的事：
使用Multiwfn预测晶体密度、蒸发焓、沸点、溶解自由能等性质
http://sobereva.com/337（http://bbs.keinsci.com/thread-3571-1-1.html）

下面是一种可参考的计算方法

(, 下载次数 Times of downloads: 68)
(, 下载次数 Times of downloads: 98)

作者
Author: wuyiyyyy 时间: 2020-8-4 09:36

sobereva 发表于 2019-8-19 11:13
摩尔密度通过动力学就能跑出来。根据盒子体积，自然也就知道了摩尔体积

http://sobereva.com/102里说的 ...

老师您好，我们重复了一下这个方法。
用MS在NPT系综下跑动力学得到分子的无定型态密度
用b3lyp/6-31g(d)优化化分子的几何结构，再用#p b3lyp/6-31g(d) polar geom=connectivity算极化体积
带到ppt的公式，10个分子的实测和预测的折射率拟合度有0.8，还是很可以的。

我们想预测波长450nm下的折射率，有没有方法进一步改进？
不同波长下的折射率是不一样的，极化率计算要不要考虑波长呢？
谢谢您

作者
Author: sobereva 时间: 2020-8-9 04:14

wuyiyyyy 发表于 2020-8-4 09:36
老师您好，我们重复了一下这个方法。
用MS在NPT系综下跑动力学得到分子的无定型态密度
用b3lyp/6-31g(d ...

基组不带弥散函数，算出来的极化率纯粹是笑话。
仔细看
谈谈量子化学中基组的选择
http://sobereva.com/336（http://bbs.keinsci.com/thread-3545-1-1.html）

可以算动态极化率，这里说了
使用Multiwfn分析Gaussian的极化率、超极化率的输出
http://sobereva.com/231
使用Multiwfn基于完全态求和(SOS)方法计算极化率和超极化率
http://sobereva.com/232

作者
Author: wuyiyyyy 时间: 2020-8-10 17:27
密度可以用分子量除以分子体积，我这里算的比动力学靠谱，而且成本特低。

作者
Author: sobereva 时间: 2020-8-17 09:31
分子量除以分子体积计算密度的做法缺乏普适性，精度大多数情况下绝对比不上以恰当方式跑基于经典力场的动力学，本来密度就是动力学上很容易模拟准确的量。
不同类型分子之间相互作用不同，不同相互作用导致范德华表面被穿透程度存在极大差异，更何况范德华表面定义方式也不唯一

作者
Author: Rashad_Lin 时间: 2021-1-22 10:45

sobereva 发表于 2019-8-19 11:13
摩尔密度通过动力学就能跑出来。根据盒子体积，自然也就知道了摩尔体积

http://sobereva.com/102里说的 ...

sob老师你好，请问这里的极化率体积是怎么算的呢？

作者
Author: sobereva 时间: 2021-1-22 12:20

Rashad_Lin 发表于 2021-1-22 10:45
sob老师你好，请问这里的极化率体积是怎么算的呢？

Multiwfn输出极化率的时候直接告诉你极化率体积，即下文3.1节输出例子里的Isotropic average polarizability volume:
使用Multiwfn分析Gaussian的极化率、超极化率的输出
http://sobereva.com/231

作者
Author: Rashad_Lin 时间: 2021-1-22 13:37

sobereva 发表于 2021-1-22 12:20
Multiwfn输出极化率的时候直接告诉你极化率体积，即下文3.1节输出例子里的Isotropic average polarizabil ...

感谢~

作者
Author: Medivan 时间: 2022-2-20 13:04

sobereva 发表于 2019-8-19 11:13
摩尔密度通过动力学就能跑出来。根据盒子体积，自然也就知道了摩尔体积

http://sobereva.com/102里说的 ...

老师，图中乙醇密度单位是不是标错了？g/cm-3，不是kg/m3

作者
Author: sobereva 时间: 2022-2-20 17:16

Medivan 发表于 2022-2-20 13:04
老师，图中乙醇密度单位是不是标错了？g/cm-3，不是kg/m3

应为0.7893E3 kg/m^3

作者
Author: Medivan 时间: 2022-2-23 20:47

sobereva 发表于 2019-8-19 11:13
摩尔密度通过动力学就能跑出来。根据盒子体积，自然也就知道了摩尔体积

http://sobereva.com/102里说的 ...

老师好，请问当高斯算polar任务时没有指定任何频率关键词时，算出来的极化率是零频率下的极化率，那此处通过公式计算出来的折射率是对应于零频率下的折射率。但没有频率的波就不是波了，会有对应的折射率存在吗，还是说零频率下的折射率值只是个理论上存在而没有实际物理意义的值？

作者
Author: wzkchem5 时间: 2022-2-23 21:57

Medivan 发表于 2022-2-23 13:47
老师好，请问当高斯算polar任务时没有指定任何频率关键词时，算出来的极化率是零频率下的极化率，那此处 ...

可以理解为频率趋于0时折射率的极限。
另外注意当频率非常接近0（例如THz量级或更小）时，分子取向对极化率的贡献不可忽略，而polar只能计算极化率的电子项。如果关心频率很小（或为0）时的总极化率，还应该做分子动力学模拟，得到分子取向对极化率的贡献，方法参见https://mattermodeling.stackexch ... ielectric-constants

作者
Author: Medivan 时间: 2022-2-23 22:26

wzkchem5 发表于 2022-2-23 21:57
可以理解为频率趋于0时折射率的极限。
另外注意当频率非常接近0（例如THz量级或更小）时，分子取向对极 ...

谢谢您的答复，还想请问下您所说的分子取向对极化率的贡献我理解应该是分子极化，polar包括了电子项，那原子极化是属于polar能给出的还是也需要分子动力学去模拟呢？sob老师使用Multiwfn计算分子中的原子极化率这个方法是否能用于计算这里所需要的原子极化率？

作者
Author: wzkchem5 时间: 2022-2-23 22:34

Medivan 发表于 2022-2-23 15:26
谢谢您的答复，还想请问下您所说的分子取向对极化率的贡献我理解应该是分子极化，polar包括了电子项，那 ...

polar计算的电子项就是你说的原子极化。因为你只需要所有原子极化贡献之和，所以这个计算不涉及sob老师这篇博文的内容（这篇博文是说，已知所有原子极化贡献之和，如何计算每个原子的原子极化）

作者
Author: Medivan 时间: 2022-2-23 22:49

wzkchem5 发表于 2022-2-23 22:34
polar计算的电子项就是你说的原子极化。因为你只需要所有原子极化贡献之和，所以这个计算不涉及sob老师这 ...

就是说电子极化和原子极化是一起包括在polar计算中？我这样理解对吗，如果不是的话，电子极化似乎没有考虑到？

作者
Author: wzkchem5 时间: 2022-2-24 00:52

Medivan 发表于 2022-2-23 15:49
就是说电子极化和原子极化是一起包括在polar计算中？我这样理解对吗，如果不是的话，电子极化似乎没有考 ...

我可能理解错你的意思了，你指的是把极化率分解成电子极化+原子极化+转向极化，这个意义上的原子极化是吧？那polar只计算了电子极化，原子极化和转向极化都需要用动力学来算，我给的链接算的是原子极化和转向极化的和，如果需要求两者分别的贡献，需要在动力学模拟时做特殊处理，例如在跑动力学的时候把分子当作刚体，这样求出转向极化的贡献，然后从原子极化和转向极化的和里面减去转向极化，得到原子极化。但是这只是理论上我个人预计大致可以这么做，我不知道文献最认可的做法是什么。
sob老师说的“原子极化率”，和“电子极化+原子极化+转向极化”里的“原子极化”，是完全不同的概念。前者指的是把电子极化率分解成每个原子的贡献之和，其中每一项的贡献叫做原子极化率。也就是说，对于sob老师说的原子极化率而言，所有原子的原子极化率之和只用高斯就可以求出来，每个原子各自的原子极化率只用高斯+Multiwfn就可以求出来；不管是求所有原子的原子极化率之和，还是求每个原子各自的原子极化率，都不需要做动力学。
我的上一个帖子是假定你说的原子极化和sob老师说的“原子极化率”是一个意思，如果你不是这个意思，而是取的“电子极化+原子极化+转向极化”里的“原子极化”这个意思，那么可以忽略我的上一个帖子。

作者
Author: Medivan 时间: 2022-2-24 01:01

wzkchem5 发表于 2022-2-24 00:52
我可能理解错你的意思了，你指的是把极化率分解成电子极化+原子极化+转向极化，这个意义上的原子极化是吧 ...

嗯嗯我说的是“电子极化+原子极化+转向极化”这个意思，谢谢您！！

作者
Author: 社会主义小战士 时间: 2024-9-22 21:38

sobereva 发表于 2019-8-19 11:13
摩尔密度通过动力学就能跑出来。根据盒子体积，自然也就知道了摩尔体积

http://sobereva.com/102里说的 ...

社长，这里计算公式中的 0.14818470是什么参数呀？
另外极化率体积是否可以直接用Multiwfn输出的“Isotropic average polarizability volume”呢？

作者
Author: sobereva 时间: 2024-9-23 02:22

社会主义小战士发表于 2024-9-22 21:38
社长，这里计算公式中的 0.14818470是什么参数呀？
另外极化率体积是否可以直接用Multiwfn输出的“Isotr ...

极化率1 a.u. = 0.14818470 Å^3
可以

作者
Author: 社会主义小战士 时间: 2024-9-23 12:02

sobereva 发表于 2024-9-23 02:22
极化率1 a.u. = 0.14818470 Å^3
可以

谢谢社长您的解答！！！
我目前有一个长方形的分子（聚乙烯），我想计算这个材料在不同波长（200nm ~ 1000nm）的双折射率，
还能用Lorentz-Lorenz这种方法么？
（因为这个分子在不同方向上折射率可能差异很大，
然后如果用Multiwfn导出的Isotropic average polarizability带进去算结果可能跟实际差异很大。
如果要计算的话，需要做哪些改进呢？

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