求助：过渡金属单原子掺杂碳团簇，ORCA结构优化太离谱

aaq2800

随便选了一个结构。是参数选择有问题吗？
因为scf收敛都很困难，所以都加了Slowconv defgrid3 Notrah。
初始结构是通过Molclus+XTB-gfn2得到的


优化后的 结构


参数设置

!wB97X-D3 def2-SVP def2/J def2-SVP/C RIJCOSX opt tightSCF Slowconv defgrid3 Notrah noautostart  miniprint nopop
%id "6"
%maxcore  5000
%pal nprocs  24 end
%geom maxIter 400 end
* xyz 0 1
C           2.08622242     -2.03024468     -0.00731375
C           2.51605235     -0.78445376     -0.12540862
C          -2.62233679     -0.22404175      0.18783644
C           0.34073413      3.20965881     -0.17089960
C           1.75514826     -3.20610229      0.30511640
C           2.62397263      0.46312927     -0.16285579
C          -2.35647013     -2.75843016      0.55592714
C          -0.91198010      2.93806422     -0.06286735
C          -2.46240753      1.01783425      0.14789010
C          -2.46056717     -1.53458196      0.27119566
Gd         -0.43982589     -3.70407747     -0.56014449
C           1.51012720      2.67499370     -0.20987601
C           2.36343837      1.73454377     -0.21586088
C          -1.94210875      2.20370806      0.04726075
*

aaq2800

多谢多谢！！！这样的话几百个结构，每个自旋多重度都试一遍，还是得需要不少时间的。NoTRAH还是有用的，这个体系不少情况下，如果不写，SCF不收敛，加了之后就可以

zjxitcc

aaq2800 发表于 2024-8-19 14:12
因为不知道最低能量结构的构型及其自旋多重度，所以先进行结构搜索，从单重态开始，请教：这自旋多重度设 ...

由于不清楚体系基态，在不同的自旋多重度下分别优化结构，这做法是合理的。但这种体系在单重态下大概率是开壳层单重态，Gd的单电子之间、Gd的单电子与C13团簇的单电子可以有不同的耦合方式，可能存在多个SCF解，体系可能具有较强的多参考特征，DFT很难合理描述，即使考虑对称破缺也很难合理描述。但若你一旦要用DFT算出个好歹，仅加UKS是不够的，要先进行合理的单点计算，然后读取轨道做结构优化。在算单点的时候有这几点要注意

（1）构造对称破缺初猜
若只写UKS，没有构造对称破缺初猜，该UDFT计算会以>2倍的时间收敛到闭壳层DFT解上，显然变成垃圾计算，浪费了人力物力，因此开壳层单重态计算必须要构造对称破缺初猜，ORCA有BrokenSym/Flipspin两种设置初猜的方式，都需要试一下，建议阅读《量子化学软件基础习题 （3）》。片段组合波函数这种初猜更为强大，比较便捷的构造方式是用Gaussian构造，算完单点，然后传轨道给ORCA（也可能ORCA 6有一些新技术我不知道），这部分教程可以看《片段组合波函数实例1.双原子分子》。

（2）检验波函数稳定性
光有一个好的SCF初猜是不够的，有可能收敛的波函数不稳定，需要检验稳定性。ORCA输入文件关键词为

1. %scf
   
2. STABPerform true
   
3. STABRestartUHFifUnstable true
   
4. STABMaxIter 500
   
5. STABDTol 1e-5
   
6. STABRTol 1e-5
   
7. end

复制代码

关于SCF收敛性，在ORCA 6出来以后Slowconv这关键词毛用没有（事实上在ORCA 5里我也认为没有毛用），也不需要写NoTRAH了。默认SCF流程步骤已经很强了。

aaq2800

zjxitcc 发表于 2024-8-19 11:52
你的体系坐标与你的描述“过渡金属掺杂碳团簇”不对应。“过渡金属掺杂碳团簇”指的是一块金属slab或bulk（ ...

因为不知道最低能量结构的构型及其自旋多重度，所以先进行结构搜索，从单重态开始，请教：这自旋多重度设置不对么？关键词里加上UKS?

zjxitcc

你的体系坐标与你的描述“过渡金属掺杂碳团簇”不对应。“过渡金属掺杂碳团簇”指的是一块金属slab或bulk（上百个金属原子）中间掺杂一个小型碳团簇的单胞模型；而你的体系坐标显示的是C13团簇与Gd单原子的结合，可能你想说的是“单个金属原子掺杂的碳团簇”。

至于C13团簇与Gd单原子是否能结合，你得给出一些实验或理论证据，否则不能主观认为他俩一定能结合。另外，你把体系自旋多重度设置成了闭壳层单重态，这似乎严重不合理，Gd原子基态是4f^7 5d^1 6s^2。当然，你也可以说你不知道是否能结合/想探究不同的自旋多重度下的结合情况，需要通过计算探究，但无论如何你要说出一些道理来。