ONIOM(DFT:XTB)有无可能在Gaussian中使用电子嵌入？

ZetaFunction

我用Sobevera老师的gau_xtb脚本，在Gaussian中成功实现了ONIOM(DFT:XTB)。
现在我想使用电子嵌入EmbedCharge，使得高层DFT可以被低层极化，以进一步提示计算精度。直接写ONIOM(DFT:XTB)=EmbedCharge会报错，提示Density number 0 requested but not found.  Density Mask=         0 IMeth=-1.。
从原理上来说，ONIOM(DFT:XTB)的电子嵌入应该是可以实现的，因为XTB也会输出拟合后的原子点电荷，ORCA的QM/XTB模块就支持电子嵌入。但是考虑到ORCA的优化算法不如Gaussian，我希望最好还是在Gaussian中计算，我猜测报错可能是因为external脚本输出文件中缺少相关信息。根据Gaussian手册，是否是缺少了Polar(I)和DDip(I)的信息？
Gaussian中有可能实现ONIOM(DFT:XTB)=EmbedCharge吗？毕竟Gaussian的外调脚本功能原本就是用来计算ONIOM底层区域的。如果可以通过外部脚本提取XTB的输出内容来实现，@sobereva 老师是否有更新gau_xtb的计划？又或者我需要自己修改Fortan源码？实在不行就要考虑用Gaussian读取ORCA的ONIOM结果了。

sobereva

我没有更新计划
ONIOM(QM:半经验)级别本身就能体现出一定程度的低层对高层的极化效应，只不过这是在半经验级别下得到的

ZetaFunction

sobereva 发表于 2023-11-3 03:26
我没有更新计划
ONIOM(QM:半经验)级别本身就能体现出一定程度的低层对高层的极化效应，只不过这是在半经验 ...

Gaussian的电子嵌入是如何读取电荷的？可以通过在gjf文件的原子坐标处指定吗？在external脚本的输出文件中增加极化率和偶极数值可以实现电子嵌入吗？

sobereva

ZetaFunction 发表于 2023-11-3 04:52
Gaussian的电子嵌入是如何读取电荷的？可以通过在gjf文件的原子坐标处指定吗？在external脚本的输出文件 ...

原子名字后头指定的

跟极化率和偶极矩没关系

ZetaFunction

sobereva 发表于 2023-11-3 09:01
原子名字后头指定的

跟极化率和偶极矩没关系

也就是说Gaussian的电子嵌入是不会像ORCA一样动态变化的是吗？虽然如果底层是分子力场的话点电荷也确实是定值。那我是否可以先用无嵌入的方法优化后再手动指定此时XTB计算的点电荷？电子嵌入对几何结构的影响应该不大，底层的点电荷变化应该很微小，也就可以当成定值了。

sobereva

ZetaFunction 发表于 2023-11-3 14:39
也就是说Gaussian的电子嵌入是不会像ORCA一样动态变化的是吗？虽然如果底层是分子力场的话点电荷也确实是 ...

不会动态变化
Gaussian的电子嵌入是对于QM与MM级别的组合而言的。手册里也明确说了：
MO:MM and MO:MO:MM calculations can take advantage of electronic embedding (ONIOM=EmbedCharge
option). Electronic embedding incorporates the partial charges of the MM region into the quantum mechanical
Hamiltonian. This technique provides a better description of the electrostatic interaction between the QM and
MM regions (as it is treated at the QM level) and allows the QM wavefunction to be polarized.

倘若强行按照你说的方式做DFT:GFN-xTB的电子嵌入，实际上会有double-counting极化效应的问题。

ZetaFunction

sobereva 发表于 2023-11-4 05:27
不会动态变化
Gaussian的电子嵌入是对于QM与MM级别的组合而言的。手册里也明确说了：
MO:MM and MO:MO: ...

ONIOM(DFT:GFN2-xTB)和ONIOM(DFT:MM)的区别是不是在于GFN2-xTB计算的低层能量中，QM区域即便几何结构相同，也由于收到了MM区域的影响导致其能量不能等同于高层中的QM区域，而分子力场却可以简单认为两者的能量相同？
所以在最后的能量计算中，QM区域矫正项其实应该是E_DFT_polarized-E_MM_polarized，也就是极化的高层DFT能量减去极化的高层MM能量，只不过分子力场不能体现极化效应所以只要计算极化的DFT能量就可以了？如果DFT:GFN2-xTB想要做电子嵌入矫正那么在用GFN2-xTB计算高层原子能量时也应该加上极化？XTB支持外加点电荷电场吗？如果支持也许可以在Gaussian中间接实现电子嵌入。ORCA中的ONIOM(DFT:GFN2-xTB)电子嵌入是通过这种方式实现的吗？

另外，在使用gau_xtb.sh时，我发现提取XTB输出的fortan程序extderi只接受80个字符的文件名，而Gaussian传递的是绝对路径，在文件夹层级比较多的时候容易报错，比如应该生成Gau-xxxxxx.EOu文件却变成了Gau-xxxxxx.EO。这个错误非常隐蔽，我今天发现本来可以正常运行的程序这么换了一个文件夹和任务类型就不行了，一开始还以为是不兼容频率计算什么的，花了好久才定位到了错误原因，建议老师可以增加输入文件名字符串的长度。