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使用ORCA在TDDFT下计算旋轨耦合矩阵元和绘制旋轨耦合校正的UV-Vis光谱

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发布时间: 2019-2-10 10:17

正文摘要:

使用ORCA在TDDFT下计算旋轨耦合矩阵元和绘制旋轨耦合校正的UV-Vis光谱Using ORCA to calculate spin-orbit coupling matrix elements and plot spin-orbit coupling corrected UV-Vis spectra under TDDFT 文/Sob ...

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wzkchem5 发表于 Post on 2025-12-7 11:45:59
欢乐多 发表于 2025-12-6 21:48
老师您好,Multiwfn  3.8 读取ORCA6.1.1的输出文件,绘制旋轨耦合校正的UV-Vis光谱,出现闪退

但凡遇到Multiwfn(或其他命令行程序)闪退的问题,都需要在cmd里重新运行一遍(即让程序即使错误结束也不会闪退),看看退出之前是否打印出错误信息,然后在提问的时候给一下这个错误信息。这样可以让我们更容易找到问题所在
sobereva 发表于 Post on 2025-12-7 01:47:26
欢乐多 发表于 2025-12-6 21:48
老师您好,Multiwfn  3.8 读取ORCA6.1.1的输出文件,绘制旋轨耦合校正的UV-Vis光谱,出现闪退

Multiwfn 3.8从来没发布过
目前最新版Multiwfn 3.8(dev)经测试完全兼容6.1.1,没这个问题
欢乐多 发表于 Post on 2025-12-6 21:48:35
老师您好,Multiwfn  3.8 读取ORCA6.1.1的输出文件,绘制旋轨耦合校正的UV-Vis光谱,出现闪退
sobereva 发表于 Post on 2025-7-31 13:16:27
陈AG 发表于 2025-7-30 08:52
1."T1态考虑SOC后分裂出的三个子态的振子强度保留",老师,请问这个怎么操作呀,附件是orca输出文件。[/ba ...

Multiwfn绘制光谱的界面里可以手动设置各个激发态的振子强度,下文明确说了
使用Multiwfn绘制红外、拉曼、UV-Vis、ECD、VCD和ROA光谱图
http://sobereva.com/224

先把坐标轴调一致了再说。而且我根本不知道你这是什么光谱
认真看
在网上求助计算化学问题的时候必须把问题描述得详细、具体、准确、清楚、完整
http://sobereva.com/620http://bbs.keinsci.com/thread-25787-1-1.html


陈AG 发表于 Post on 2025-7-30 08:52:09
sobereva 发表于 2025-6-30 18:18
在multiwfn里按下文绘制光谱的时候,用选项20 Modify oscillator strengths修改振子强度,把发射态以外的 ...

1."T1态考虑SOC后分裂出的三个子态的振子强度保留",老师,请问这个怎么操作呀,附件是orca输出文件。
2.我选了20之后,2-400的振子强度设为0,图片是图1这样子的,怎么才可以获得像实验一样的光谱(图2)呢

202507300851041901..png (142.86 KB, 下载次数 Times of downloads: 31)

图2

图2

202507300850008152..png (148.05 KB, 下载次数 Times of downloads: 32)

图1

图1

AG-Pt-B180-T1-PL.zip

393.8 KB, 下载次数 Times of downloads: 2

sobereva 发表于 Post on 2025-6-30 18:18:30
陈AG 发表于 2025-6-30 14:31
老师,我要画出磷光光谱的话,我先拿高斯UDFT优化完T1的文件创建inp文件,下面这个输入需要怎么改才是磷光光 ...

在multiwfn里按下文绘制光谱的时候,用选项20 Modify oscillator strengths修改振子强度,把发射态以外的态的振子强度都设为0,再绘制的光谱就对应于磷光发射谱
使用Multiwfn绘制红外、拉曼、UV-Vis、ECD、VCD和ROA光谱图
http://sobereva.com/224
按照Kasha规则,发射态是T1态,因此把T1态考虑SOC后分裂出的三个子态的振子强度保留即可(严格来说应该考虑子态间的Boltzmann分布,即手动修改三个子态的振子强度乘上Boltzmann分布比例)。
陈AG 发表于 Post on 2025-6-30 14:31:46
本帖最后由 陈AG 于 2025-6-30 15:32 编辑

老师,我要画出磷光光谱的话,我先拿高斯UDFT优化完T1的文件创建inp文件,下面这个输入需要怎么改才是磷光光谱的呢
! B3LYP/G DKH2 DKH-def2-TZVP(-f) SARC/J RIJCOSX tightSCF miniprint grid4 gridx4
%pal nprocs 36 end
%maxcore 2500
%basis
NewGTO Ir "SARC-DKH-TZVP" end
end
%tddft nroots=5 TDA false dosoc true printlevel 3 end
# BP86/SDD/TZVP opted
* xyz 0 1
sobereva 发表于 Post on 2025-3-15 00:17:08
1730231594 发表于 2025-3-14 20:17
sob老师我想问一下您在计算过渡金属配合物的SOC时说DKH-def2-TZVP对前4周期是全电子基组,SARC-DKH-TZVP对X ...

2020年提出了Rb到Xe的SARC基组
1730231594 发表于 Post on 2025-3-14 20:17:02
sob老师我想问一下您在计算过渡金属配合物的SOC时说DKH-def2-TZVP对前4周期是全电子基组,SARC-DKH-TZVP对Xe之后的元素是全电子基组,我想问一下有没有针对第5周期的全电子基组
wzkchem5 发表于 Post on 2024-1-5 17:35:42
Hilbrac 发表于 2023-11-27 08:20
再次感谢解答!
另外,对于SOC校正的计算,我目前的理解是这样的:像SI方法这种,是先用TD-DFT算出考虑 ...

可能因为需要的精度低。不能抛开精度要求而说某某方法在某某情况下一定不准
Hilbrac 发表于 Post on 2023-11-27 15:20:43
wzkchem5 发表于 2023-11-24 19:25
(1)起码对于足够轻的元素而言,DKH展开里面的每一阶里的每一项,应该都比前一阶对应的项小。所以起码对 ...

再次感谢解答!
另外,对于SOC校正的计算,我目前的理解是这样的:像SI方法这种,是先用TD-DFT算出考虑了电子关联的波函数,再以它们作为参考态来算SOC矩阵,以此得到考虑了SOC后的各个激发态的激发能。但这是把电子关联和SOC分开处理的,如果对于SOC效应很强的情况,比如锕系元素这种,那么SOC校正会显著改变能级差,从而影响到spin-other-orbit项进而又改变SOC项自身,也就是说,这个时候我们不能把电子子关联和SOC像SI方法这样分开处理,而必须用四分量或二分量方法,或者便宜些的DFT+SOC赝势方法。不知我这样的理解是否正确呢?
如果我上述的理解是正确的,我最近又看到了这样一篇文献:https://doi.org/10.1021/jp9044594,里面讲了有关铀的计算,尤其是这里面提到了SI方法,比如Method部分的最后一段,我的疑惑就是,如果铀原子的SOC效应很大,如我上面所说那样的话,那这里为什么还能用SI方法呢?

1.png (61.22 KB, 下载次数 Times of downloads: 153)

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wzkchem5 发表于 Post on 2023-11-24 19:25:06
Hilbrac 发表于 2023-11-24 07:33
感谢大佬的又一篇文献,辛苦了!
①对于这篇文献中的sf-X2C-S-TD-DFT-SOC方法所考虑到的DKH展开,这种展 ...

(1)起码对于足够轻的元素而言,DKH展开里面的每一阶里的每一项,应该都比前一阶对应的项小。所以起码对于足够轻的元素而言,DKH第一阶的spin-same-orbit(注意是orbit不是orbital)>DKH第一阶的spin-other-orbit>DKH第二阶的spin-same-orbit>DKH第二阶的spin-other-orbit。但正如Neese 2005文章所说,第一个大于号大概大一个数量级,10%能不能叫很小的比例就见仁见智了。
推而广之,一般量化里面,很少有一阶下很小但不是0,二阶下很大的量。不论是Taylor展开还是DKH展开,还是任何能展开到无穷阶的展开,一般都是只有在这个展开收敛的时候,取前面几阶的结果才比较靠谱。那么如果一个量在二阶比一阶大,三阶是不是很可能比二阶还大?那取二阶很可能就是不靠谱的了,也就是这个方法你经常听到的阶数一定是大于2的。但是你看DKH,一般最常见的就是DKH2,虽然DKH3、DKH4也有人用,但是明显比用DKH2的少,这就说明对于大部分问题来说二阶项远大于三阶项,那么二阶项很难有理由远大于一阶项。一阶项可以忽略的情况,往往是因为一阶项有特殊的数学性质,导致一阶项恰好为0(例如因为Brillouin条件,CIS基态等于HF基态,导致CISD的D贡献远大于S贡献),但是很少有数学性质能让只取一阶项的时候一阶项特别小却不是0。
(2)来源于在SI方法里只考虑单激发。一方面,如果做FCI-SOC,那么不会有参考态低估的问题;另一方面,如果做变分的二分量TDDFT,也不会有参考态低估的问题

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Hilbrac 发表于 Post on 2023-11-24 14:33:48
wzkchem5 发表于 2023-11-22 16:50
(1)自旋-自旋耦合(SSC)比较小,但是想算也是可以算的,例如orca算零场分裂(ZFS)就考虑了SSC,orca ...

感谢大佬的又一篇文献,辛苦了!
①对于这篇文献中的sf-X2C-S-TD-DFT-SOC方法所考虑到的DKH展开,这种展开的第一阶里面虽然含有一部分“电子自旋与其它电子轨道角动量的耦合”,也就是一部分spin-other-orbital,但这一部分是不是只占第一阶很小的比例呢?(因为文献后面提到了一下这一项带来的能量修正确实很小),如果是的话,这个spin-other-orbital是不是在展开的第二阶里面才会很显著呢?
②还有关于前面提到的把参考态放进相互作用空间里,扩大这个空间可能会导致参考态能量的低估这件事,我还想确认一下,这个根本缺陷是来源于SI方法吗?还是另有原因,仅sf-X2C-S-TD-DFT-SOC这个方法有这个缺陷而已?
wzkchem5 发表于 Post on 2023-11-22 16:50:33
本帖最后由 wzkchem5 于 2023-11-22 10:02 编辑
Hilbrac 发表于 2023-11-22 09:06
感谢大佬耐心解答!实在是很详细,讲得也很清楚!
另外,对于博文中的“双电子旋轨耦合算符H_SO2”,sob ...

(1)自旋-自旋耦合(SSC)比较小,但是想算也是可以算的,例如orca算零场分裂(ZFS)就考虑了SSC,orca说明书相关章节有详细讲解。(另外还有核自旋-核自旋的SSC,也就是NMR的耦合常数。)轨道-轨道耦合在非相对论情况下已经考虑过了,而且不是作为单独的一项计算的,把这一项从通常的能量表达式里拆出来反而麻烦(而且未必有严格定义),所以一般不讨论。
(2)对。参见Neese, F., Efficient and accurate approximations to the molecular spin-orbit coupling operator and their use in molecular g-tensor calculations. The Journal of chemical physics 2005, 122 (3), 034107.

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