含多个过渡金属原子体系要测试所有磁耦合排列来确定自旋多重度吗？

白菜

（1）老师们好，我在cp2k中优化一个MOF的结构，冻结重原子，只优化H原子的位置，不考虑k点，PBE-D3(BJ)。之后计划用HSE06-D3(BJ)，算带隙、TDOS+PDOS、原子电荷、做IRI分析。现在对自旋多重度的设置有些迷茫。

Co-MOF：Formula: H72 B6 C42 N60 Co3      Total atoms:     183     a b c都是15.4埃

（2）我的分析过程如下：

对于3个Co²⁺（d⁷），配体是咪唑和四唑，都是中场强配体，无法确定是高自旋还是低自旋。Co可能是：低自旋：S=1/2，高自旋：S=3/2
然后它们之间可以有不同的磁耦合排列（环境相同，不可能混合自旋态，所以体系中三个Co都是高或低自旋）：
① 低自旋情况（每个Co S=1/2）
↑↑↑：总S=3/2，M=4（铁磁）：
已算，结构优化.inp文件设&KIND Co/MAGNETIZATION  1.50、&DFT/MULTIPLICITY 4；.out文件得到Total energy:   -1331.95652750456566
↑↑↓：总S=1/2，M=2（反铁磁）：已算，结构优化.inp文件设&KIND Co_A/MAGNETIZATION 1.50（前两个Co）、&KIND Co_B/MAGNETIZATION  -1.50（后一个Co）、&DFT/MULTIPLICITY 2；Total energy: -1331.78994847803619
↑↓↑：总S=1/2，M=2（反铁磁）
↓↑↑：总S=1/2，M=2（反铁磁）
↑↓↓：总S=1/2，M=2（反铁磁）
↓↑↓：总S=1/2，M=2（反铁磁）
↓↓↑：总S=1/2，M=2（反铁磁）
↓↓↓：总S=3/2，M=4（铁磁，与↑↑↑简并）
② 高自旋情况（每个Co S=3/2）
↑↑↑：总S=9/2，M=10（铁磁）：
已算，.inp文件设&KIND Co/MAGNETIZATION  4.00、&DFT/MULTIPLICITY 10；.out文件得到Total energy:  -1331.93063762470820
↑↑↓：总S=3/2，M=4（反铁磁）：
已算，结构优化.inp文件设&KIND Co_A/MAGNETIZATION 4.00（前两个Co）、&KIND Co_B/MAGNETIZATION  -4.00（后一个Co）、&DFT/MULTIPLICITY 2；Total energy: -1331.79669977458457
↑↓↑：总S=3/2，M=4（反铁磁）
↓↑↑：总S=3/2，M=4（反铁磁）
↑↓↓：总S=3/2，M=4（反铁磁）
↓↑↓：总S=3/2，M=4（反铁磁）
↓↓↑：总S=3/2，M=4（反铁磁）
↓↓↓：总S=9/2，M=10（铁磁，与↑↑↑简并）

（3）我现在已经尝试了铁磁性和2种反铁磁性的情况，请问接下来的操作选哪一个呢？
        ① 算这四个，已经足够了
        ② 需要所有磁耦合排列都算一遍
        ③ 不用这么麻烦，分别设&DFT/MULTIPLICITY 2或4或10做结构优化任务，不用指定MAGNETIZATION，就这么算就行
        ④ 不用这么麻烦，不设MULTIPLICITY，在结构优化输入文件里加上&DFT/RELAX_MULTIPLICITY 0.01就行

sobereva

注意看http://bbs.keinsci.com/thread-55679-1-1.html

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白菜

sobereva 发表于 2025-10-15 20:40
注意看http://bbs.keinsci.com/thread-55679-1-1.html

要问问题就直接问，别在本论坛讨论计算化学专业内 ...

好的好的，谢谢sob老师，我会注意的。