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Gaussian 自定义 SMD 溶剂化非极性参数的“隐藏关键词”

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发布时间: 2017-9-6 02:45

正文摘要:

本帖最后由 liyuanhe211 于 2017-11-15 12:43 编辑 一直以为 Gaussian 中未列出关于自定义 SMD 溶剂的非极性部分参数的关键词,但偶然发现可如下实现。 与PCM自定义关键词相同,在计算路径中使用 scrf=(SMD,so ...

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ABetaCarw 发表于 Post on 2023-8-24 11:08:06
liyuanhe211 发表于 2017-9-6 14:46
动机是最近想做混合溶剂的SMD,不知道将各个参数按质量比 or 体积比线性差值、芳香原子的比例想按溶剂中 ...

李老师,你好。这里提到的芳香原子的比例参数最终是如何设置的?比如我要算一个离子液体和水的混合溶剂,如何设置那些参数?
烂土豆 发表于 Post on 2022-11-18 19:02:36
请问氢键酸性和碱性数据可以在哪个数据库查到?
madhatter 发表于 Post on 2022-4-14 16:36:34
sobereva 发表于 2017-9-8 03:59
高斯这种做法不严格,或者有误导性。
虽然SMD算溶解自由能对应的是298K下的,但是如SMD原文里指出的, ...

可以问一下sob老师,如果通过orca用smd,其中如何自定义溶剂
%cpcm
smd true
SMDsolvent "solvent"
epsilon 32.0
Soln 1.46
Soln25  1.46
Sola  0.35
Solb  0.59
Solg  48
Solc  0
Solh  0.0625
end

solvent如何写才能等效于高斯中SCRF(SMD,read,solvent=generic)
sobereva 发表于 Post on 2017-9-8 03:59:14
liyuanhe211 发表于 2017-9-8 02:10
Gaussian Help 确认了自定义时是用n^2=epsinf来定义n的,没有单独的n和n_25,这样都明白了。


高斯这种做法不严格,或者有误导性。
虽然SMD算溶解自由能对应的是298K下的,但是如SMD原文里指出的,其公式里计算非极性部分用的是室温293K下的折射率(因为数据更容易查),SMD中的经验参数也是对此拟合的。但是,计算TDDFT等用的epsinf应当又是298K的(因为一般研究的是298K的情况),所以只允许定义一个epsinf这就造成了矛盾。
相比之下,ORCA那种分别定义n20和n25就比较好。或者,高斯应该对于SMD让用户分别定义n20和epsinf(或n25),对于PCM只定义epsinf。

这点在一些程序中也比较乱,比如NWChem里的SMD只让定义293K的折射率,而GAMESS-US的SMD只让定义298K的折射率...

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sobereva 发表于 Post on 2017-9-8 03:33:18
dada747 发表于 2017-9-7 17:20
按照质量比,有一个专门描述这个的公式


用体积比更合理。没听说过质量比与溶剂非极性参数有什么公式。
用质量比的相当于不同同位素都会直接影响溶剂各种参数,但这明显没有什么清楚直接的关系,更何况SMD溶剂描述符多达6个,有的纯粹是看溶剂的元素比例定义的。
liyuanhe211 发表于 Post on 2017-9-8 02:10:13
sobereva 发表于 2017-9-7 01:55
#p b3lyp/6-31g(d) scrf=(smd,read)

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Gaussian Help 确认了自定义时是用n^2=epsinf来定义n的,没有单独的n和n_25,这样都明白了。
dada747 发表于 Post on 2017-9-7 17:20:36
liyuanhe211 发表于 2017-9-6 14:46
动机是最近想做混合溶剂的SMD,不知道将各个参数按质量比 or 体积比线性差值、芳香原子的比例想按溶剂中 ...

按照质量比,有一个专门描述这个的公式
sobereva 发表于 Post on 2017-9-7 01:55:27


#p b3lyp/6-31g(d) scrf=(smd,read)

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0 1
C              
H                  1            B1
H                  1            B2    2            A1
H                  1            B3    3            A2    2            D1    0
H                  1            B4    3            A3    2            D2    0

   B1             1.07000000
   B2             1.07000000
   B3             1.07000000
   B4             1.07000000
   A1           109.47120255
   A2           109.47125080
   A3           109.47121829
   D1          -119.99998525
   D2           120.00000060

epsinf=1.0

结果
SCF Done:  E(RB3LYP) =  -40.5132395335     A.U. after    7 cycles
            NFock=  7  Conv=0.98D-09     -V/T= 2.0079
KE= 4.019495380056D+01 PE=-1.205100381686D+02 EE= 2.611089088457D+01
SMD-CDS (non-electrostatic) energy       (kcal/mol) =       2.78

改成epsinf=5.0
SCF Done:  E(RB3LYP) =  -40.5132395335     A.U. after    7 cycles
            NFock=  7  Conv=0.98D-09     -V/T= 2.0079
KE= 4.019495380056D+01 PE=-1.205100381686D+02 EE= 2.611089088457D+01
SMD-CDS (non-electrostatic) energy       (kcal/mol) =       2.78

可见结果一样。


至于你的两种结果不同,本质上应当是这样:

SMD计算非极性部分时候需要n20(20度时候折射率)。明尼苏达溶剂描述符库里也给出了n25,它实际上只在计算常温下TDDFT、动态(超)极化率时候需要提供epsinf的时候是通过它的平方来得到。

本质上,高斯内置的SMD计算非极性部分用的溶剂信息,里面也没定义epsinf,应当也是按照n20、n25来定义的。我上面的做法,仅仅修改了epsinf,而epsinf本身在单点计算中又不涉及,所以结果相同。

你的做法,完全重新定义了溶剂。SMD下计算非极性部分需要的n20估计程序是直接根据你给出的epsinf开根号得到的,因此会影响SMD的非极性部分的结果。

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sobereva 发表于 Post on 2017-9-6 18:07:04
liyuanhe211 发表于 2017-9-6 14:46
动机是最近想做混合溶剂的SMD,不知道将各个参数按质量比 or 体积比线性差值、芳香原子的比例想按溶剂中 ...


epsinf不影响SMD单点结果啊
对epsinf线性插值应当更合理
liyuanhe211 发表于 Post on 2017-9-6 14:46:24
本帖最后由 liyuanhe211 于 2017-9-7 02:20 编辑
sobereva 发表于 2017-9-6 06:59
不错。参数名从源代码查的?以前也注意到可以自定义,但懒得看源代码,而且考虑到即便知道怎么完整定义,但 ...

动机是最近想做混合溶剂的SMD,不知道将各个参数按质量比 or 体积比线性差值、芳香原子的比例想按溶剂中实际的摩尔比和原子数来平均是否合理。

测了测epsinf确实影响SMD的单点计算结果。

如果epsinf用n^2估计,那混合溶剂中是应该对n做线性差值、还是对epsinf做线性插值呢?

sobereva 发表于 Post on 2017-9-6 08:46:04
关于介电常数和折射率问题:

对于PCM、CPCM等等,不管什么计算,都需要eps。对于电子激发计算,以及含频(超)极化率等问题,也需要epsinf。
对于SMD,还额外需要折射率,计算SMD非极性部分贡献的时候会依赖它。

不管什么溶剂,折射率的平方都可以作为epsinf的很好近似。见比如Truhlar的计算垂直激发VEM模型的原文(Chem. Sci., 2011, 2, 2143),里面计算用的各种溶剂的epsinf(文中叫epsopt)就是折射率平方算的。

ORCA里面定义溶剂不需要定义epsinf,但需要定义折射率,当遇到需要利用epsinf的任务的时候应当就是直接取折射率的平方(再确切来说,计算SMD非极性部分时候利用的是n20,获得epsinf的时候用的是n25的平方)。

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sobereva 发表于 Post on 2017-9-6 06:59:08
不错。参数名从源代码查的?以前也注意到可以自定义,但懒得看源代码,而且考虑到即便知道怎么完整定义,但由于对于新的溶剂不容易找全参数(高斯自带的都是明尼苏达溶剂库里给好的现成的),也就没去关注,索性直接告诉初学者不能自定义。

非SMD算dis cav rep用的非极性参数也可以自定义,但是也是懒得去看源代码。
kyuu 发表于 Post on 2017-9-6 04:05:43
本帖最后由 kyuu 于 2017-9-6 04:46 编辑
liyuanhe211 发表于 2017-9-6 03:12
你之前就知道的话那很好咯
已改变除溶剂名称、eps和epsinf之外的各个参数,均可以影响单点计算结果。

...

哦,epsinf可以是个频率和温度的函数,怎么可能等于n^2,一般见到折射率数值是室温下测的
https://refractiveindex.info/?sh ... ethanol&page=Rheims
我饿了,李老师多注意身体吧

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