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[综合交流] 多组态如何计算双自由基性质的方法求助

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各位老师好,我用UDFT计算了一个自旋三重态(基态)团簇的双自由基性质,审稿人说他不关心状态能量,只关心自旋污染,质疑为什么要用BS方法计算,并说“How multiconfigurational is this open-shell singletexpected to be”。这里我有三个问题:(1)我看sob老师的帖子http://sobereva.com/264说,自旋污染很正常,但这一点我应该如何回复审稿人呢?(2)我用casscf计算磁耦合常数,流程是用casscf计算开壳层单重态,然后得到y0?还是用casscf计算开壳层单重态和三重态的能量,然后得到能量差呢?(3)审稿人说想看多组态,那么这个需要具体给出什么信息呢?

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发表于 Post on 2024-10-27 19:49:29 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 zjxitcc 于 2024-10-27 19:51 编辑

你把几个问题混淆在一起了,例如计算磁交换耦合常数与双自由基特征y0没有关系。你需要构造合理的活性空间(注意,不要直接用主观意愿 强行认为是CAS(2,2)),做单重态CASSCF计算,获得CASSCF自然轨道,把计算细节和y0值展示给审稿人看。双自由基特征y0值就是LUNO占据数,四自由基特征y1值就是LUNO+1占据数。建议使用MOKIT自动做这种计算,默认就会输出双自由基特征y0,四自由基特征y1、未成对电子数等表征体系多组态特征的参数;CASSCF自然轨道也会保存在fch文件中,方便使用GaussView/Multiwfn可视化。这里举一个例子h2o.gjf
  1. %mem=4GB
  2. %nprocshared=2
  3. #p CASSCF/cc-pVDZ

  4. mokit{}

  5. 0 1
  6. O      -0.23497692    0.90193619   -0.068688
  7. H       1.26502308    0.90193619   -0.068688
  8. H      -0.73568721    2.31589843   -0.068688
复制代码
提交任务
  1. automr h2o.gjf >h2o.out 2>&1
复制代码
程序会自动确定活性空间为CAS(4,4),自动构造初始轨道,并极速收敛。输出文件部分内容展示
  1. E(CASCI)  =       -75.90802033 a.u.
  2. E(CASSCF) =       -75.90822993 a.u.
  3. ----------------------- Radical index -----------------------
  4. biradical character y0 = n_LUNO =  0.165
  5. tetraradical character y1 = n_{LUNO+1} =  0.139
  6. Yamaguchi's unpaired electrons  (sum_n n(2-n)      ):  1.121
  7. Head-Gordon's unpaired electrons(sum_n min(n,(2-n))):  0.607
  8. Head-Gordon's unpaired electrons(sum_n (n(2-n))^2  ):  0.315
  9. -------------------------------------------------------------
复制代码
更多例子见MOKIT线上文档相关章节

表征体系多组态/多参考特征的指标有很多,当CASSCF单点算得动时,只要展示单重态CASSCF的y0值(若体系有较为明显的四自由基特征,还应当展示y1值)。当CASSCF单点算不动时,可采用其他多组态/多参考特征,例如CCSD方法中的T1诊断值(若不懂,可在本论坛搜,有大量相关帖子。注意,不需要做CCSD(T)计算),类似还有D1诊断值,D2诊断值,S2诊断值等一箩筐指标,这些指标应当同时报道至少2种,以免审稿人认为你还是不够严谨。

至于计算磁交换耦合常数J,正常计算两个电子态,分子是两个态的能量差;如果都用CASSCF算,两个态都是自旋纯态,分母<S^2>_T - <S^2>_S = 2 - 0 = 2。注意活性空间要一致。
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发表于 Post on 2024-10-28 01:18:44 | 只看该作者 Only view this author
别乱找地方发帖,当前问题发到“期刊、投稿、写作 (Journal, Writing, Submission)”做什么?严重扰乱论坛讨论秩序
这次给你移动了,下次删帖扣分处理!
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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思想家公社的门口Blog:http://sobereva.com(发布大量原创计算化学相关博文)
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Google Scholar:https://scholar.google.com/citations?user=tiKE0qkAAAAJ
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2024-10-28 09:42:43 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2024-10-28 01:18
别乱找地方发帖,当前问题发到“期刊、投稿、写作 (Journal, Writing, Submission)”做什么?严重扰乱论坛 ...

好的,sob老师。原本以为想着是返稿过程中的事情,就往这里发了。

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2024-10-28 09:50:33 | 只看该作者 Only view this author
zjxitcc 发表于 2024-10-27 19:49
你把几个问题混淆在一起了,例如计算磁交换耦合常数与双自由基特征y0没有关系。你需要构造合理的活性空间( ...

老师,我在虚拟环境中安装了mokit以及pyscf,提交作业的输入文件和输出文件如下图:

202410280950061801..png (44.25 KB, 下载次数 Times of downloads: 3)

202410280950061801..png

202410280949492977..png (53.07 KB, 下载次数 Times of downloads: 4)

202410280949492977..png

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发表于 Post on 2024-10-28 10:36:31 | 只看该作者 Only view this author
猫头鹰 发表于 2024-10-28 09:50
老师,我在虚拟环境中安装了mokit以及pyscf,提交作业的输入文件和输出文件如下图:

你可以仔细看看邹老师给你发的例子,其次程序已经告诉你了不要写%chk

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2024-10-28 10:55:48 | 只看该作者 Only view this author
zrm1234 发表于 2024-10-28 10:36
你可以仔细看看邹老师给你发的例子,其次程序已经告诉你了不要写%chk

感谢回复,修改输入文件以及将Gaussian添加到环境变量后,作业成功提交了

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2024-10-28 15:07:29 | 只看该作者 Only view this author
zjxitcc 发表于 2024-10-27 19:49
你把几个问题混淆在一起了,例如计算磁交换耦合常数与双自由基特征y0没有关系。你需要构造合理的活性空间( ...

老师,我还有两个问题:我用的UDFT计算的磁耦合常数,我是否可以用GAMESS软件的MRSF—TDDFT方法直接算基态(三重态)和单重态之间的能量差,来验证我UDFT泛函计算结果的可靠性呢;mokit是否可以用PBS系统提交作业?直接计算太慢了。

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发表于 Post on 2024-10-28 17:08:56 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 zjxitcc 于 2024-10-28 17:13 编辑
猫头鹰 发表于 2024-10-28 15:07
老师,我还有两个问题:我用的UDFT计算的磁耦合常数,我是否可以用GAMESS软件的MRSF—TDDFT方法直接算基 ...

(1)我说可以那没用,审稿人未必买账。既然你可以算MRSF-TDDFT,且体系最低单重态有明显的双自由基特征,那么你文章所有DFT计算都应该换成MRSF-TDDFT,而非使用UDFT。因为MRSF-TDDFT计算量比UDFT和U-TDDFT大一点而已,你为何不全展示MRSF-TDDFT结果呢?但如果你用NEVPT2或CASPT2算出的能量差来说明UDFT能量合理性,审稿人可能接受程度更高一些,因为大家都理解NEVPT2或CASPT2算很多体系 是很耗时的。
(2)注意,MRSF-TDDFT不是严格的自旋纯态方法,计算磁交换耦合常数的公式里,分母要用两个电子态的<S^2>代入。
(3)可以,各种集群下指定核数、提交任务大同小异。MOKIT线上文档提供了两种队列系统的例子,自己照猫画虎就行(如果实在不懂,请把链接发给集群管理员,让他教你)
https://jeanwsr.gitlab.io/mokit- ... se-mokit-on-cluster
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2024-10-29 19:27:53 | 只看该作者 Only view this author
zjxitcc 发表于 2024-10-28 17:08
(1)我说可以那没用,审稿人未必买账。既然你可以算MRSF-TDDFT,且体系最低单重态有明显的双自由基特征 ...

谢谢老师,我再试一下。

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发表于 Post on 2025-4-17 11:34:24 | 只看该作者 Only view this author
zjxitcc 发表于 2024-10-28 17:08
(1)我说可以那没用,审稿人未必买账。既然你可以算MRSF-TDDFT,且体系最低单重态有明显的双自由基特征 ...

你好老师,我想请教您一个问题:针对一个有机卟啉体系,我用(u)m062x/def2svp对分子结构优化后,再在def2tzvp基组下算闭壳层、开壳层单重态以及开壳层三重态下稳定波函数后的能量,得到开壳层单重态能量最低,请问这样得到的分子磁基态是否定性上准确?并且对应开壳层单重态的轨道波函数是否可用作实验的参考?谢谢!

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发表于 Post on 2025-4-17 13:23:57 | 只看该作者 Only view this author
lycheeho 发表于 2025-4-17 11:34
你好老师,我想请教您一个问题:针对一个有机卟啉体系,我用(u)m062x/def2svp对分子结构优化后,再在def2 ...

如果该卟啉体系不含过渡金属,且你的计算步骤合理,开壳层单重态波函数、三重态波函数都是稳定的,然后你发现开壳层单重态能量最低,那么这个结果大概率是靠谱的。“可用作实验的参考”此话不通,实验无法测量轨道,也无法测量体系波函数。
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发表于 Post on 2025-4-17 19:56:52 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 lycheeho 于 2025-4-17 20:00 编辑
zjxitcc 发表于 2025-4-17 13:23
如果该卟啉体系不含过渡金属,且你的计算步骤合理,开壳层单重态波函数、三重态波函数都是稳定的,然后你 ...

非常感谢您严谨的回复!卟啉不含过渡金属,只有C、N、H元素;上面表述有误,我用ub3lyp/6-311g**按上述步骤算得三重态比开壳层单重态高20 meV左右,而用文献中对有机体系计算更好的m062x泛函结合def2tzvp算得是三重态能量比开壳层单重态低约30 meV,是不是不正常呢?或许应该用多参考态去算更准确?

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发表于 Post on 2025-4-17 20:17:26 | 只看该作者 Only view this author
lycheeho 发表于 2025-4-17 19:56
非常感谢您严谨的回复!卟啉不含过渡金属,只有C、N、H元素;上面表述有误,我用ub3lyp/6-311g**按上述步 ...

如果你对同一套坐标,在UB3LYP/def2TZVP下做了开壳层单重态、三重态单点计算,在UM062X/def2TZVP下做了开壳层单重态、三重态计算,发现两个计算级别下S-T gap符号是相反的,说明需要使用更严谨的理论方法进行研究。

如果不满足上述前提(例如你用的坐标与文献中坐标不一样,或大家基组不一样),则无法说明问题,需要先控制变量。如果你想探究泛函问题,就要先控制体系坐标和基组在各计算中严格一致。
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发表于 Post on 2025-4-17 20:26:21 | 只看该作者 Only view this author
zjxitcc 发表于 2025-4-17 20:17
如果你对同一套坐标,在UB3LYP/def2TZVP下做了开壳层单重态、三重态单点计算,在UM062X/def2TZVP下做了开 ...

明白了,我再做一下对照测试,感谢您!

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