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关于CAS轨道与HF轨道区别的问题

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发布时间: 2020-6-22 09:24

正文摘要:

本帖最后由 Finale 于 2020-6-22 10:07 编辑 各位老师,我最近在使用guassian计算CAS,活性空间为(7,8),是一个二重态体系,我使用 guess=alter 来交换轨道,将四个占据轨道的反键轨道移至活性空间内,但是反 ...

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Finale 发表于 Post on 2020-6-24 10:58:29
pwzhou 发表于 2020-6-23 15:59
这种情况说明你的活化空间不合理,Gaussian自动帮你处理了。如果你一定需要把那个轨道包含进来,那么你可 ...

谢谢老师!
pwzhou 发表于 Post on 2020-6-23 15:59:30
Finale 发表于 2020-6-23 15:43
老师您好!想再请教您一个问题,我用casscf计算出的轨道是正常的,但是其中一个活性轨道与一个非活性轨道 ...

这种情况说明你的活化空间不合理,Gaussian自动帮你处理了。如果你一定需要把那个轨道包含进来,那么你可能需要增加活化空间,或者增加态平均的态的个数。
Finale 发表于 Post on 2020-6-23 15:43:50
zjxitcc 发表于 2020-6-22 15:35
肉眼观察自然就是指看轨道形状了。
“UNO的占据数如何确定活性空间?”,都有自然轨道占据数了,当然是 ...

老师您好!想再请教您一个问题,我用casscf计算出的轨道是正常的,但是其中一个活性轨道与一个非活性轨道交换了,我查了Gaussian的手册,没有找到解决方法。请问这种情况应该如何处理呢?谢谢老师!
zjxitcc 发表于 Post on 2020-6-22 15:35:05
本帖最后由 zjxitcc 于 2020-6-22 15:36 编辑
Finale 发表于 2020-6-22 15:21
老师您好!关于您说的第二点我不是很明白:

1、肉眼观察UN成分进行挑选是指通过轨道形状吗?

肉眼观察自然就是指看轨道形状了。
“UNO的占据数如何确定活性空间?”,都有自然轨道占据数了,当然是自己根据占据数定个阈值,在阈值里的全当做活性轨道了。至于阈值怎么定,定多了算不动,定少了太少,这有主观性。UNO轨道一定是 一对 一对 成对出现的,HONO+LUNO占据数=2,次之也=2,除了开壳层会严格等于1,单独出现. 所以只要你能辨别出占据轨道UNO里有什么成键,那它对应的空轨道UNO就一定是其对应的反键。

当然,UNO有时候有点离域,如果辨别不出则还需局域化。(顺便提一下,这些功能在下一版本的MOKIT里都会提供,用户不再需要手动完成这些操作)
Finale 发表于 Post on 2020-6-22 15:21:55
zjxitcc 发表于 2020-6-22 10:00
(1)直接看虚轨道形状是极为不靠谱的,而且用HF轨道做为CAS初始也是比较差的。在基组不大的时候,可以把虚 ...

老师您好!关于您说的第二点我不是很明白:
使用UNO轨道作为CAS的初始。你可以肉眼观察UN轨道成分进行挑选,也可以不观察、直接根据UNO占据数确定活性空间。

1、肉眼观察UN成分进行挑选是指通过轨道形状吗?
2、UNO的占据数如何确定活性空间?

我的体系是(7,8)活性空间,gaussian会将最高占据的4个轨道作为活性轨道的一部分,剩下的4个就默认使用最低非占据轨道,但是这4个虚轨道并非上述4个占据轨道的反键轨道,因此我需要寻找它们的反键轨道,再通过 guess=alter 将其移入活性空间
但是您这里说的通过UNO的占据数确定活性空间的方法,可以确定其反键轨道吗?
我不是很理解,希望老师不吝赐教,谢谢!
Finale 发表于 Post on 2020-6-22 10:09:18
zjxitcc 发表于 2020-6-22 10:00
(1)直接看虚轨道形状是极为不靠谱的,而且用HF轨道做为CAS初始也是比较差的。在基组不大的时候,可以把虚 ...

谢谢老师详细耐心的解答!
Finale 发表于 Post on 2020-6-22 10:06:40
pwzhou 发表于 2020-6-22 09:58
HF轨道只是初始猜测,最后优化出来的CAS轨道和HF轨道不会完全一致。CASSCF就算收敛了结果也不一定就对,Gau ...

谢谢老师的解答!
体系的成键轨道,是过渡金属的 d 轨道和联苯的pi轨道形成的,应该是一种 δ键,成键轨道图像我添加到一楼了
zjxitcc 发表于 Post on 2020-6-22 10:00:57
本帖最后由 zjxitcc 于 2020-6-22 10:02 编辑

(1)直接看虚轨道形状是极为不靠谱的,而且用HF轨道做为CAS初始也是比较差的。在基组不大的时候,可以把虚轨道局域化,然后再看;基组大了之后虚轨道即使局域化了也很难看出啥来。
(2)最为简单也是十分有效的办法(大家手上软件就能用得到的):使用UNO轨道作为CAS的初始。你可以肉眼观察UN轨道成分进行挑选,也可以不观察、直接根据UNO占据数确定活性空间。
(3)HF轨道当然不可能与CASSCF轨道长得一样了,否则CASSCF中的SCF三个字母就没有意义了。CASSCF最常用的轨道有两种:(1)赝正则轨道;(2)自然轨道。收敛之后可以看自然轨道的形状和自然轨道占据数,判定是否是你设想的轨道成分。

PS1:CAS是一个很大的词汇,常见的就包含CASCI和CASSCF,应当说清楚,这里我就默认你说的是CASSCF了。
PS2:不建议用高斯做CASSCF,最好用PySCF, OpenMolcas, Molpro中任一者做。
PS3:如果你想问的是挑活性轨道技巧,版上已经有很多帖子了。

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pwzhou 发表于 Post on 2020-6-22 09:58:09
HF轨道只是初始猜测,最后优化出来的CAS轨道和HF轨道不会完全一致。CASSCF就算收敛了结果也不一定就对,Gaussian的CAS计算过程会把某些不合理的轨道给踢出去,而用临近的轨道代替。计算完以后看看活化空间轨道的占据数,保证在0.02到1.98之间,小于0.02或者大于1.98说明该轨道不应该包含进来,需要重新选择。

活化空间的选择也要根据研究的具体体系来定。你的占据轨道是什么类型的,sigma,pi还是什么?通常大分子根据轨道类型来选择,严格把成键和反键轨道一一对应似乎比较难。

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