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标题: 求助银基底SERS吸附具有刚性骨架的多环酯类化合物的建模与计算问题 [打印本页]

作者
Author: sherlcokerry 时间: 2025-11-22 10:58
标题: 求助银基底SERS吸附具有刚性骨架的多环酯类化合物的建模与计算问题
请教一下各位，我现在想要对Ag基底的表面增强拉曼光谱进行建模并计算，最终希望能与普通拉曼实验实验与DFT计算光谱（普通、SERS）比较进而解释拉曼强度增强的机制（目前已获取了SERS相关的实验数据）。
要研究的分子是具有刚性骨架的多环酯类化合物，共有50个原子。遗憾的是，我目前没有查到要研究的分子具体吸附于哪个晶面的文献，(能查到的部分文献是把体系视作4个Ag原子的团簇与所测分子的复合物进行的计算，感觉不是特别严格？)在建立金属表面模型上遇到了问题，本人学识粗浅，还请大家不吝赐教，感激不尽！
  我目前的思路是：
1.计算分子的分子静电势（MEP）从而估计小分子可能与银表面结合的位置；
2.随便选取一个晶面，例如，把中级量化培训班里的“吡啶吸附于银(001)表面的SERS研究”中的金属表面团簇作为计算使用的增强基底模型直接搬过来进行计算，或者参照《使用量子化学程序基于簇模型计算金属表面吸附问题》http://sobereva.com/540（http://bbs.keinsci.com/thread-16532-1-1.html）切一个银(111)晶面进行计算，因为算力有限，所以原子数尽可能的少；
3.在Gaussview中把小分子摆到银表面上，将可能与银表面结合的位置朝向表面；
4.对于有机小分子使用6-311++G**，银原子使用SDD基组，由于目标是计算拉曼光谱，选择B3LYP并加上D3色散校正进行计算；
  请问这一思路是否可行？
  另外提一些问题：
1.在没有高分辨 TEM 实验数据支持的情况下，是否随机选取，或默认选择最稳定的 (111) 面是通用的做法，还是说必须通过实验表征确定纳米颗粒的具体晶面后才能建模。
2.构建用于 SERS计算的金属团簇时，选取多少原子比较合适？如果需要手动调整金属表面大小，如何保证原子间距符合真实的块体金属晶格常数，需要单独对金属表面进行几何优化吗。
3.B3LYP-D3(BJ)/6-311++G**这一级别是否合适。
  谢谢！

作者
Author: sobereva 时间: 2025-11-23 01:53
不要盲目用静电势。静电势能预测在哪结合最稳定的最基本前提是二者之间的作用是以静电为主的，然而很多情况都是色散作用为主的，此时必须用范德华势说事
谈谈范德华势以及在Multiwfn中的计算、分析和绘制
http://sobereva.com/551（http://bbs.keinsci.com/thread-17271-1-1.html）
当前情况静电势排不上用场

吸附在哪个晶面上是一个问题，另一个关键问题是小分子是以什么朝向吸附。尝试手动摆一些结构分别优化取能量最低的。

优先计算(111)晶面的情况。如果实测能说明SERS效应就够了。

团簇吸附分子的面必须比分子接触面大一圈以上来尽可能避免边界效应。从超胞里抠团簇，优化时冻结簇的边缘。参考北京科音中级量子化学培训班（http://www.keinsci.com/KBQC）里的SERS计算流程

其它方面没显著问题。

作者
Author: sherlcokerry 时间: 2025-11-23 08:14

sobereva 发表于 2025-11-23 01:53
不要盲目用静电势。静电势能预测在哪结合最稳定的最基本前提是二者之间的作用是以静电为主的，然而很多情况 ...

谢谢社长的耐心解答！

作者
Author: sherlcokerry 时间: 2025-11-24 14:47

sobereva 发表于 2025-11-23 01:53
不要盲目用静电势。静电势能预测在哪结合最稳定的最基本前提是二者之间的作用是以静电为主的，然而很多情况 ...

再请教一下社长，目前我尝试手动摆了一些不同朝向的小分子作为初始结构，可能是硬件原因（48核）即便是在B3LYP 6-31G* lanl2DZ的级别下进行几何优化也算得未免太久，后续进行拉曼振动分析更是无法可想。所以除了您提到的“手动摆一些结构分别优化取能量最低的”方式，是否还有其他尽可能使初始结构符合实际吸附朝向的方法，从而减少计算工作量，比如能否进行分子动力学模拟获取初始结构。谢谢您！（另外在附件中附上了目前计算中的输入结构）

作者
Author: sobereva 时间: 2025-11-25 07:50

sherlcokerry 发表于 2025-11-24 14:47
再请教一下社长，目前我尝试手动摆了一些不同朝向的小分子作为初始结构，可能是硬件原因（48核）即便是在 ...

你做动力学模拟，至少得到几十帧都去分别优化，显然远比你自己摆几个结构分别优化耗时更高
Gaussian实在算着费劲的话建议用CP2K，算这种含有大量金属原子的slab、簇体系效率远高于任何量子化学程序，并且也支持算拉曼，这些在北京科音CP2K第一性原理计算培训班（http://www.keinsci.com/KFP）都有讲授。

作者
Author: sherlcokerry 时间: 2025-11-25 08:51

sobereva 发表于 2025-11-25 07:50
你做动力学模拟，至少得到几十帧都去分别优化，显然远比你自己摆几个结构分别优化耗时更高
Gaussian实在 ...

我明白了，谢谢社长回复！

作者
Author: sherlcokerry 时间: 2026-5-7 15:19

sobereva 发表于 2025-11-25 07:50
你做动力学模拟，至少得到几十帧都去分别优化，显然远比你自己摆几个结构分别优化耗时更高
Gaussian实在 ...

想请教一下社长，CP2K培训中提及，“开smearing时无法计算拉曼活性”，那么SERS所用的基底为银时，是不是无法计算银基底+有机小分子这一体系的拉曼活性；把SERS看做表面吸附的话，只考虑被银基底吸附的有机小分子的振动时，MSVA任务无法给出拉曼活性，也无法计算SERS。由于本人还没有过多地进行第一性原理计算实操，对于培训中的理解也还有限，所以想请社长指教一下，目前可行的使用CP2K计算表面增强拉曼光谱的大致流程、思路应该是什么样的？谢谢社长！

作者
Author: sobereva 时间: 2026-5-7 20:51

sherlcokerry 发表于 2026-5-7 15:19
想请教一下社长，CP2K培训中提及，“开smearing时无法计算拉曼活性”，那么SERS所用的基底为银时，是不是 ...

如果分子不大，用Gaussian基于簇模型计算SERS是可靠且流行的方法。北京科音中级量子化学培训班（http://www.keinsci.com/KBQC）里有例子：
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作者
Author: sherlcokerry 时间: 2026-5-8 08:41

sobereva 发表于 2026-5-7 20:51
如果分子不大，用Gaussian基于簇模型计算SERS是可靠且流行的方法。北京科音中级量子化学培训班（http://w ...

  不好意思在培训期间打扰社长了，本帖是接着25年末的提问继续的，当时本人使用Gaussian进行簇模型的银基底SERS计算几何优化，为了尽可能使体系包含的银原子数量少，侥幸地摆了一个结构（如附件），最后该结构未能收敛。组内提供的服务器计算缓慢，一个opt任务要跑上一周左右，本人一直未能了解根本原因，单从简单的核数、内存大小看来似乎还说得过去，但实际计算很缓慢。因此当时想找到一个计算效率更高的方法，遂选择了CP2K，学习之后发现了其在导体拉曼活性计算方面的问题。
  能请社长就本人的簇模型提下建议吗？谢谢！（有机小分子选取的是研究涉及的原子数相对较多的一个分子）同时服务器部分硬件信息如下： CPU: Intel(R) Xeon(R) Silver 4314 CPU @ 2.40GHz  CPU family:             6 Model:                106 Thread(s) per core:    1 Core(s) per socket:    4 Socket(s):             32 内存:1T             total       used       free    shared  buff/cache available
Mem:          1.0Ti       17Gi    875Gi    4.0Mi    129Gi    997Gi
无GPU

作者
Author: sobereva 时间: 2026-5-8 21:22

sherlcokerry 发表于 2026-5-8 08:41
不好意思在培训期间打扰社长了，本帖是接着25年末的提问继续的，当时本人使用Gaussian进行簇模型的银基 ...

没事甭用SCF=XQC，明显由于SCF难收敛，程序反复尝试昂贵的QC迭代，没解决问题还白耽误时间
仔细看此文
解决SCF不收敛问题的方法
http://sobereva.com/61

给Ag没必要用SDD那么大的基组
Ag的模型也不合适，很多地方只有一层，明显太薄，而且slab没必要用那么大面积

作者
Author: sherlcokerry 时间: 2026-5-9 10:05

sobereva 发表于 2026-5-8 21:22
没事甭用SCF=XQC，明显由于SCF难收敛，程序反复尝试昂贵的QC迭代，没解决问题还白耽误时间
仔细看此文
...

谢谢社长的回复！我调整结构后再算一下。

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