含Tb的芳基羧酸配体的配合聚合物的优化和单点能都无法收敛

dengyh

各位老师好，我最近计算了一个含Tb的芳基羧酸配体的配合聚合物，初始模型是从晶体结构提取，在xtb软件可以优化正常结束，但是再用ORCA在PBE0-D3/def2-TZVP进行单点能计算时，最后出现没有收敛而出错（见下面文字所示）。另外单独使用ORCA在PBE0-D3/def2-SVP级别进行结构优化也无法收敛，请教一下各位老师是计算方法没有设置正确还是这个获得的晶体结构可能在理论水平不合理，有什么其它的计算方法可以解决吗，谢谢大家。
   *****************************************************
               *                      ERROR                        *
               *        SCF NOT CONVERGED AFTER 1125 CYCLES         *
               *****************************************************

  Last Energy change         ...    0.0000e+00  Tolerance :   1.0000e-08
  Last Orbital Gradient      ...    1.1510e-03  Tolerance :   1.0000e-05
  Last Orbital Rotation      ...    3.2711e-02

     --------------------------------------------------------------------
                                      ERROR
     This wavefunction IS NOT CONVERGED!
     And it is 'too far' from meeting the convergence thresholds.
     Aborting ...
     Please restart calculation (with larger maxiter?)
     --------------------------------------------------------------------



job aborted:
[ranks] message

[0-19] process exited without calling finalize

---- error analysis -----

[0-19] on DESKTOP-8GUDL4A
D:\ORCA\orca_scf_mpi.exe ended prematurely and may have crashed. exit code 125

---- error analysis -----

ORCA finished by error termination in SCF
Calling Command: mpiexec -np 20  D:\ORCA\orca_scf_mpi.exe 3-JXUST-68-opt.gbw b 3-JXUST-68-opt
[file orca_tools/qcmsg.cpp, line 465]:
  .... aborting the run

zjxitcc

先进行合理的单点计算，确保波函数收敛、波函数稳定，然后读取波函数进行结构优化+频率分析，最后再次检验波函数是否稳定，同时查看自旋布居是否符合合理。

例如，如果你想在PBE0-D3/def2-SVP级别下做结构优化，发现SCF极难收敛，那么可以使用Gaussian做PBE0-D3/def2-SVP单点计算、检验波函数稳定性，然后使用MOKIT的fch2mkl小程序传轨道给ORCA，ORCA会极速收敛，马上开始结构优化。无需一一尝试KDIIS, SlowConv等关键词。由于你没给出体系原子坐标，这里我用一个虚构的[Tb...H2O]^(2+)复合物做示例（当然，以下技巧适用于任何过渡/稀土金属配合物），gjf文件如下

1. %chk=Tb_H2O.chk
   
2. %mem=64GB
   
3. %nprocshared=32
   
4. #p UPBE1PBE genecp em=GD3BJ nosymm int=nobasistransform scf(xqc,maxcycle=500) stable=opt
   
5. 
   
6. Title Card Required
   
7. 
   
8. 2 10
   
9. Tb   -2.41783951   -0.31650175   -1.29965861
   
10. O    -0.58287525   -0.29714564   -0.50434010
    
11. H    -0.16098348   -1.13227422   -0.28947364
    
12. H     0.00512697    0.42680267   -0.27684897
    
13. 
    
14. H O 0
    
15. def2SVP
    
16. ****
    
17. Tb     0
    
18. S    5   1.00
    
19.   72673.311488               0.14568217710D-03
    

复制代码

赝势基组数据过长，若完整贴出 不利于阅读，完整gjf文件请见附件
Tb_H2O.gjf (2.85 KB, 下载次数 Times of downloads: 3)

2025-12-29 10:51 上传 Uploaded

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提交Gaussian任务，任务成功结束后获得Tb_H2O.chk文件，依次运行以下命令

1. formchk Tb_H2O.chk Tb_H2O.fch
   
2. fch2mkl Tb_H2O.fch -dft 'PBE0 D3BJ'
   
3. orca_2mkl Tb_H2O_o -gbw

复制代码

此举将获得ORCA输入文件Tb_H2O_o.inp，波函数二进制文件Tb_H2O_o.gbw，波函数文本文件Tb_H2O_o.mkl。输入文件已写好PBE0 D3BJ关键词、基组、辅助基组、坐标、基组等信息，足以进行单点计算，gbw与inp文件名称严格一致时，ORCA会自动读入轨道，因此若直接提交 可观察到ORCA的SCF迅速收敛

1. ----------------------------------------D-I-I-S--------------------------------------------
   
2. Iteration    Energy (Eh)           Delta-E    RMSDP     MaxDP     DIISErr   Damp  Time(sec)
   
3. -------------------------------------------------------------------------------------------
   
4.                ***  Starting incremental Fock matrix formation  ***
   
5.                               *** Initializing SOSCF ***
   
6. ---------------------------------------S-O-S-C-F--------------------------------------
   
7. Iteration    Energy (Eh)           Delta-E    RMSDP     MaxDP     MaxGrad    Time(sec)
   
8. --------------------------------------------------------------------------------------
   
9.     1    -900.0001470614377013     0.00e+00  2.71e-05  6.91e-04  8.80e-05     2.4
   
10.                *** Restarting incremental Fock matrix formation ***
    
11.     2    -900.0001463958712975     6.66e-07  3.15e-04  8.50e-03  1.48e-03     0.7
    
12.     3    -899.9999574095162416     1.89e-04  2.95e-04  8.01e-03  2.19e-02     0.7
    
13.     4    -900.0001472808137351    -1.90e-04  1.10e-06  2.73e-05  1.26e-05     0.6
    
14.     5    -900.0001472812530210    -4.39e-10  4.37e-07  4.05e-06  7.88e-06     0.6
    
15.                  **** Energy Check signals convergence ****
    
16. 
    
17.                *****************************************************
    
18.                *                     SUCCESS                       *
    
19.                *           SCF CONVERGED AFTER   5 CYCLES          *
    
20.                *****************************************************
    

复制代码

若想进行结构优化+频率分析，则需在inp文件前几行加点内容，例如

1. pal nprocs 32 end
   
2. %maxcore 5200
   
3. ! UKS PBE0 D3BJ def2/J RIJCOSX defgrid3 TightSCF noTRAH MOread Opt Freq
   
4. %moinp "Tb_H2O.gbw"
   
5. %scf
   

复制代码

这是因为ORCA读入轨道的规则 对于单点计算与结构优化 不一样，在结构优化第一步不会自动读入轨道，需要指明MOread和%moinp，才能从指定的gbw文件中读取轨道。这里我们重命名了一下

1. mv Tb_H2O_o.gbw Tb_H2O.gbw

复制代码

故意不与inp文件名称一样，防止被覆盖 从而无法读取轨道。

这样我们就把单点计算、复杂体系SCF收敛问题外包给Gaussian解决，把收敛的轨道、稳定的波函数传给ORCA进行结构优化，让它做opt freq，顺便还能用RIJCOSX加速，分别使用了两个程序比较强/比较特色的功能。

dengyh

zjxitcc 发表于 2025-12-29 11:11
先进行合理的单点计算，确保波函数收敛、波函数稳定，然后读取波函数进行结构优化+频率分析，最后再次检验 ...

谢谢老师详细的回答，我认真根据您给的建议来尝试一下，非常感谢！

dengyh

zjxitcc 发表于 2025-12-29 11:11
先进行合理的单点计算，确保波函数收敛、波函数稳定，然后读取波函数进行结构优化+频率分析，最后再次检验 ...

老师，您好，问一下您给的Tb_H2O.gjf文件最后的Tb  0下面的信息都需要全部复制在我的gjf文件中吗，这个是对Tb原子的计算基组定义吗

zjxitcc

dengyh 发表于 2026-1-7 14:45
老师，您好，问一下您给的Tb_H2O.gjf文件最后的Tb  0下面的信息都需要全部复制在我的gjf文件中吗，这个是 ...

那是对Tb的def2-SVP基组和赝势数据，Gaussian没有内置，所以需要自定义在gjf文件中。

dengyh

zjxitcc 发表于 2026-1-7 15:06
那是对Tb的def2-SVP基组和赝势数据，Gaussian没有内置，所以需要自定义在gjf文件中。

好的，谢谢老师