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[Gaussian/gview] 二价铁配位键的势能面扫描如何改变铁的自旋

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各位老师好,我想拟合过渡金属的reaxff力场,但在DFT势能面扫描时遇到了这一问题。二价铁正离子在强场配体配位时会采取低自旋构型,而配位键断开足够远后d轨道能量相等,应当会采取高自旋的电子构型,所以应当有一个多重度增加的变化。而且我认为这种情况大概不适用对称破缺的计算,因为多出来的四个alpha电子始终在Fe上,总的自旋多重度确实增加了4。
下图是我全程维持低自旋构型的刚性扫描,曲线的形状很合理,但这是否正确?

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发表于 Post on 2023-3-27 00:26:40 | 只看该作者 Only view this author
这种体系属于是电子结构会对势能面有定性影响,我感觉不适合用reaxff。可以尝试用GFN2-xTB等支持过渡金属的半经验方法
Zikuan Wang
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发表于 Post on 2023-3-27 01:37:20 | 只看该作者 Only view this author
可以对不同自旋态都做扫描,叠加在一起进行观察,如果存在交叉,可以考虑引入切换函数
北京科音自然科学研究中心http://www.keinsci.com)致力于计算化学的发展和传播,长期开办极高质量的各种计算化学类培训:初级量子化学培训班中级量子化学培训班高级量子化学培训班量子化学波函数分析与Multiwfn程序培训班分子动力学与GROMACS培训班CP2K第一性原理计算培训班,内容介绍以及往届资料购买请点击相应链接查看。这些培训是计算化学从零快速入门以及进一步全面系统性提升研究水平的高速路!培训各种常见问题见《北京科音办的培训班FAQ》
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2023-3-27 09:23:55 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2023-3-27 01:37
可以对不同自旋态都做扫描,叠加在一起进行观察,如果存在交叉,可以考虑引入切换函数

您的意思是说,我应该在同一计算水平下对两种自旋都进行扫描,然后寻找势能曲线的交点吗?

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2023-3-27 09:27:20 | 只看该作者 Only view this author
wzkchem5 发表于 2023-3-27 00:26
这种体系属于是电子结构会对势能面有定性影响,我感觉不适合用reaxff。可以尝试用GFN2-xTB等支持过渡金属的 ...

谢谢您的建议,但是我的配体部分属于爆炸物,文献中好像只有用reaxff的先例……所以不是很敢用别的力场

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发表于 Post on 2023-3-27 15:31:37 | 只看该作者 Only view this author
Kmetsch 发表于 2023-3-27 02:27
谢谢您的建议,但是我的配体部分属于爆炸物,文献中好像只有用reaxff的先例……所以不是很敢用别的力场

首先GFN2-xTB不是力场,是半经验方法。
你用reaxff肯定也需要跟DFT的势能曲线对比,所以可以跑一下GFN2-xTB的势能曲线看看,如果已经和DFT对得很好了,那GFN2-xTB可以认为至少和reaxff一样靠谱
Zikuan Wang
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2023-3-27 21:14:28 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2023-3-27 01:37
可以对不同自旋态都做扫描,叠加在一起进行观察,如果存在交叉,可以考虑引入切换函数

sob老师,我现在在对高自旋进行扫描时遇到了一个问题:即使我通过stable等方法获得了较远处的收敛波函数,但在减小键长的扫描中很快就发生了SCF不收敛(约4.5A处)。我在此处尝试用stable和vshift等关键词,并调低了基组大小进行高自旋的单点计算,但均没有获得收敛的结果,能量在E-5左右震荡。我观察S**2项发生了改变,推断是此时配体已经开始让d轨道产生裂分,导致高自旋的电子构型不能保持。于是我尝试在这一位置改用低自旋进行单点计算,但得不到收敛的结果,能量震荡得非常剧烈。
另外,主楼中的图是使用B3LYP搭配6-311G**,从1.4A向外扫描进行计算的结果,但这一泛函对配位键的准确度并不好(然而能查到的文献全是B3LYP)。我还尝试使用TPSS-D3BJ和TPSSh,并使用LanL2TZ(f)来考虑相对论效应,但除了主楼所用的方法,其他全部在键长增加至约4.5A处发生了不收敛……我已经被折磨了好几天了,求助大神QAQ

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发表于 Post on 2023-3-28 04:27:40 | 只看该作者 Only view this author
Kmetsch 发表于 2023-3-27 21:14
sob老师,我现在在对高自旋进行扫描时遇到了一个问题:即使我通过stable等方法获得了较远处的收敛波函数 ...

确保每个点都用上一个点收敛的波函数当初猜,如果已经这样做了,减小扫描步长再试
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sobereva 发表于 2023-3-28 04:27
确保每个点都用上一个点收敛的波函数当初猜,如果已经这样做了,减小扫描步长再试

感谢,现在把步长从0.05减小到0.01,确实收敛了几个例子。
另外我还想问一下,如果要扫描金属键的势能面,比如对原子铁进行扫描,应当选取对应金属的常见晶型,用周期性计算进行扫描?还是在g16里面单纯的扫两个铁原子就行?

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发表于 Post on 2023-3-29 04:34:03 | 只看该作者 Only view this author
Kmetsch 发表于 2023-3-28 22:36
感谢,现在把步长从0.05减小到0.01,确实收敛了几个例子。
另外我还想问一下,如果要扫描金属键的势能面 ...

看你扫描的目的是什么、之后用于什么问题

如果是构建金属力场,光用两个Fe原子作为模型显然不行,和晶体表面的Fe的状态相差太远了
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