关于ONIOM模型的使用咨询，谢谢指点

小范范1989

1：背景
1.1：自己长期以来都是高斯研究单个分子，理论计算，然后实验是做成器件，所以，理论计算和实验上在无辐射方面对应不起来，感觉就是没有考虑分子之间的相互作用。
1.2：之前的帖子在这里问过：http://bbs.keinsci.com/forum.php?mod=viewthread&tid=3111&extra=  当时说到利用ONIOM模型，自己也报名参加了sob老师的第一次和第二次培训班，通过第二次学到了这个ONIOM模型，但是当时为了赶火车，听完之后就抓紧走了，回来看讲义，明白了一点。
1.3：但是，我看都是说的对一个分子不同的片段进行划分，我想研究的是好多个A分子，只有中间的那个A分子使用QM，其余的A分子都是MM，背景介绍完毕。
2：已发表文章的做法
2.1：自己研究清华帅老师的文章，看到他们都是采用ONIOM模型来做，下面是两篇不同的文章中的图片说明，我就是想和他模拟一样的东西，不知道这个怎么设置。
       帅老师的文章都在这个网页上 http://www.shuaigroup.net/

3：我的计算目标
3.1：我也想用ONIOM模型来优化中间的分子A,同时我需要优化S1态，优化S0态，还有freq的计算，以为后面其他程序的计算，需要用到各个态的频率文件。
        不知道这个怎么实现，谢谢指点。
3.2：附件的文件是我的一个想模拟的分子，我看帅老师他们发表的文章， 这个堆积怎么弄得，怎么把这么多分子放到一起，而且距离怎么找到的？最后高斯是一个输入文件吗？那不是很多很多的坐标？
3.3：希望能有会的指点一下，说一些做的步骤，我主要是利用高斯计算，MS没用过，希望能给个做个输入文件我看看什么样子。


4：最后谢谢各位老师的指点与帮助。

sobereva

QM/MM和ONIOM不是一码事。如果你看过5月份培训的讲义，其中对两种处理方法专门做了区分。

2 看看他们文中怎么描述结构是怎么来的，往往是晶体直接测定的，然后取出一部分团簇而已。

3 没必要用MS

小范范1989

sobereva 发表于 2016-5-18 22:55
QM/MM和ONIOM不是一码事。如果你看过5月份培训的讲义，其中对两种处理方法专门做了区分。

2 看看他们文 ...

谢谢sob老师的指点。
我当时问过他们那边的老师，他说使用ONIOM模型做的，但是具体我不知道是不是用的晶体结构，我在仔细读读文献，等后面在来麻烦sob老师，谢谢sob老师。

小范范1989

sobereva 发表于 2016-5-18 22:55
QM/MM和ONIOM不是一码事。如果你看过5月份培训的讲义，其中对两种处理方法专门做了区分。

2 看看他们文 ...

sob老师好，现在针对这个ONIOM模型，咨询一下老师。
背景：我想研究好多同种分子聚集在一起，假如说，我已经通过实验得到了晶体结构，类似于上图。
1：可否利用高斯的ONIOM模型，来计算中间分子的为high 层。把周围的分子作为low层。这样优化，然后对中间分子（high 层）做频率分析？
2：这个频率分析怎么进行，是通过ONIOM模型优化了之后，单独取出中间分子的结构，进行频率分析？这样做频率分析的时候，是不是就不能考虑分子间作用了？
或者如何处理？谢谢sob老师

sobereva

小范范1989 发表于 2016-5-29 10:23
sob老师好，现在针对这个ONIOM模型，咨询一下老师。
背景：我想研究好多同种分子聚集在一起，假如说，我 ...

没办法，本身这就是矛盾的，没法又考虑周围分子又在频率计算中不引入它们，除非用GAMESS-US那种片段有效势。
你可以姑且先把中间当成high层，周围当成low层，取晶体结构直接算个频率，看看振动模式有什么特征，到时候再想怎么处理。freq里有个ModelModes关键词你也可以玩一下。

小范范1989

sobereva 发表于 2016-5-29 18:45
没办法，本身这就是矛盾的，没法又考虑周围分子又在频率计算中不引入它们，除非用GAMESS-US那种片段有 ...

谢谢sob老师指点、

小范范1989

sobereva 发表于 2016-5-29 18:45
没办法，本身这就是矛盾的，没法又考虑周围分子又在频率计算中不引入它们，除非用GAMESS-US那种片段有 ...

sob老师好，针对当时我咨询的这个问题，（考虑分子间相互作用，同时又要求频率），我想到如下的方式，不知道可否，来咨询一下老师：
1：方法一：通过晶体数据，找到分子的排布。（如果没有的话，通过高斯，自己搭建多个分子，放在一起）。然后通过ONIOM模型，优化low层和high层，得到稳定的结构。然后取出该优化的结构，把low层原子的位置，我用NPA电荷的数值来处理，（高斯中charge关键词，末尾写上low层原子的坐标和NPA电荷数值）。
这样，我是不是就能够计算high层的频率，同时还考虑了周围环境的影响？但是只是考虑了静电作用，没有考虑范德华作用，所以结果应该还是有偏差。
2：方法二：通过gromacs，把很多分子作为溶剂，把要研究的单个分子作为溶质，然后进行优化，得到一个结构，然后把多个分子用背景电荷处理，（也是把他们的原子坐标用坐标表示，然后写上NPA电荷值，不知道对不对哈），然后再计算要研究的单个分子的能量以及freq。

不知道我说的上面两种方式可行不？可能我说的不太清楚，这个背景电荷的处理方式对吗？
身边人没有做这个的，所以一直来咨询sob老师，谢谢老师，给sob添麻烦了。

小范范1989

sobereva 发表于 2016-5-29 18:45
没办法，本身这就是矛盾的，没法又考虑周围分子又在频率计算中不引入它们，除非用GAMESS-US那种片段有 ...

sob老师好，我看有文献，他们就是用ONIOM模型来处理的。我把他的方法放在这，但是有点不理解，特意来咨询sob老师，谢谢老师指点：
原文：For the ground state, the chemical
structures and vibrational frequencies of the high layer molecule
are computed by density functional theory (DFT) with the
B3LYP functional, and the low layer molecules are computed
by molecular mechanics (MM) with UFF forces field. As for the
first excited state, the chemical structures and vibrational frequencies
of the high layer molecule are obtained at the TDB3LYP
level, and the excited state energy gradient is calculated
numerically. The low layer molecules are also modeled by MM
with UFF forces field. Note that in the optimization process,
the surrounding molecules are kept frozen and only the inside
molecule is optimized; i.e., “frozen optimization” is assumed. As
for the solution phase, a single DPDBF molecule is placed in a
cavity with the presence of a solvent (acetonitrile) and the
polarizable continuum model (PCM) is adopted as the solvent
model. The ground and first excited states of a single DPDBF in
the solution phase model are computed at DFT and TD-DFT
both with the B3LYP level, respectively.

针对他介绍的这个方法，我按照步骤理解，这里我的疑问是：
1：对于基态，就是采用这个ONIOM模型优化，计算频率。这个频率是high和low一起的还是说单纯high的？
我写的表头为：#p ONIOM(b3lyp/6-31g(d):UFF=QEq) opt geom=connectivity  
这里是不是可以通过优化，得到整体结构，然后取出high分子，单算freq？他这里是不是这样处理的？谢谢sob老师
2：对于激发态，他说TD-DFT优化了，而且计算了freq，这里表头是不是这样写
#p ONIOM(b3lyp/6-31g(d):UFF=QEq) opt td geom=connectivity  PS：我刚刚测试了，opt td 和单纯的td都出错，ONIOM不能进行激发态优化和电子激发计算吗？
得到优化S1的结构，然后再算频率？这里S1的结构，是单纯中间high的激发态，还是所有分子（包括low层分子也到了激发态？）的激发态？

3：后面这个Note that....什么意思？为什么要固定low层分子？我看咱们培训班讲义，讲这个ONIOM的时候，也提到过固定的方式（就是添加-1）。这里什么时候固定？
4：不理解他们用ONIOM来优化，计算freq，然后什么时候把这个high单独抠出来研究了？（是不是单独拿出high，我不确定，是我自己理解的。）

5：当在溶剂中的时候，是不是就是用PCM来计算单个分子了，就是高斯中PCM模型。

6：谢谢sob老师指点，自己现在用QMMM和ONIOM来模拟器件，同时看到了这两个方法用来做过AIE，我感觉我能借鉴到我的方向。所以，一直来麻烦sob老师。我现在只会用高斯进行ONIOM的分层，但是具体的计算过程不清楚，谢谢sob老师指点。

sobereva

小范范1989 发表于 2016-5-30 16:27
sob老师好，针对当时我咨询的这个问题，（考虑分子间相互作用，同时又要求频率），我想到如下的方式，不 ...

1 就算用背景电荷来表现，也应该用CHELPG电荷，NPA电荷对静电势描述太差。这样是忽略了范德华作用。反正算出来频率估计也有虚频，不过也没办法。

2 这和1并没什么本质区别。

sobereva

小范范1989 发表于 2016-5-30 21:30
sob老师好，我看有文献，他们就是用ONIOM模型来处理的。我把他的方法放在这，但是有点不理解，特意来咨询 ...

就是用ONIOM对整体优化，但是对low层原子用-1冻住结构。
td要写在ONIOM当中高层计算级别的后面，:的前面。显然此时只有high原子是被激发的。
固定low层分子大概是想模拟实际分子晶体环境。
计算频率的时候大抵还是自行单独用DFT算high层原子，只要把low层放在一起考虑，high和low层原子在所得振动模式中一定会有耦合，无法避免
PCM是你说的那样

小范范1989

sobereva 发表于 2016-5-31 01:20
1 就算用背景电荷来表现，也应该用CHELPG电荷，NPA电荷对静电势描述太差。这样是忽略了范德华作用。反正 ...

谢谢sob老师的指点，我还有两个问题想咨询sob老师，
1：这种背景电荷的方式，是不是我说的这样处理？（把其他的分子的坐标取出来，然后写上这个CHELPG电荷值）？这种方式是不是应该比ONIOM处理相对合理一点？ （因为我看文献，他们是ONIOM处理，我想能不能用背景电荷处理）。
2：老师说的这个CHELPG电荷如何求得？高斯输入文件有要求吗？我查了一下，我看有的说需要写pop=（NBO，chelpg）？还是利用multiwfn来求得？谢谢老师指点。

小范范1989

sobereva 发表于 2016-5-31 02:13
就是用ONIOM对整体优化，但是对low层原子用-1冻住结构。
td要写在ONIOM当中高层计算级别的后面，:的前 ...

sob老师好，针对sob老师的指点，我理解了一下。
1：也就是通过晶体数据，把其他的分子固定起来（通过-1固定）。然后放开中间那个分子优化（因为通过-1冻结了，所以low层分子是不是不优化？）。
优化S0的方式为：# ONIOM(b3lyp/6-31g(d):UFF=QEq) geom=connectivity opt  （这个我试过了，可行）
2：优化S1（或者T1）的时候类似于优化S0，也是冻结low层。（这里只是把high层分子优化激发态？low不优化吗？）
写发是不是：# ONIOM(b3lyp/6-31g(d) td:UFF=QEq) geom=connectivity opt   这里不明白，为什么td要写里面，opt要写外面？我把opt写里面测试了，不行。
3：求频率是不是这样写：
S0 freq ：# ONIOM(b3lyp/6-31g(d):UFF=QEq) freq geom=connectivity   是不是写在括号里面的关键词，是单独对high层的处理，写在括号外面的是对整个low和high进行的处理？刚刚测试了，算出来是全部分子频率
S1-freq：# ONIOM(b3lyp/6-31g(d)  td:UFF=QEq) freq geom=connectivity   但是我刚刚测试了，算出来的是所有分子的频率。文献是如何得到单个分子频率的？
单独做td需要些：# ONIOM(b3lyp/6-31g(d) td(50-50,nstates=6):UFF=QEq) geom=connectivity
4:谢谢sob老师指点，今早上看到sob老师写的dushin和huang-rhys factor 帮助非常大。

sobereva

小范范1989 发表于 2016-5-31 07:52
谢谢sob老师的指点，我还有两个问题想咨询sob老师，
1：这种背景电荷的方式，是不是我说的这样处理？（ ...

是
pop=CHELPG

ONIOM处理和你这样处理，讨论区别前先具体明确到底怎样使用ONIOM来处理。优化你肯定是用ONIOM，冻结周围的优化中间的。问题是算频率这步，是拿ONIOM直接算整体的频率，还是就取中间那部分当孤立体系算频率，还是在考虑背景电荷下算中间那部分的频率。ONIOM算整体频率你得不到中间那个体系自身的频率，后两者，用后者更为合适，但你也可以和前者比较一下结果。

sobereva

小范范1989 发表于 2016-5-31 08:01
sob老师好，针对sob老师的指点，我理解了一下。
1：也就是通过晶体数据，把其他的分子固定起来（通过-1 ...

1 是
2 是。td是定义理论方法，所以得写里头去，写在外头高斯没法判断td是给high级别还是low级别用的。opt是计算任务，这是对整体来说的。
3 freq写外头去
用ONIOM结合freq算出来的必然是整体的频率，是按照加加减减的公式获得QM:MM级别的“整体”的Hessian再对角化计算频率的，所以得到的振动模式已经体现了high和low层原子的耦合了。

小范范1989

sobereva 发表于 2016-5-31 08:45
1 是
2 是。td是定义理论方法，所以得写里头去，写在外头高斯没法判断td是给high级别还是low级别用的。o ...

非常感谢sob老师的指点，受益匪浅啊，自己摸索，懂得很少，所以一直来麻烦sob老师。谢谢老师。
ps：对3问题，当时我写错了，freq测试的时候是写在外面的，不好意思，我已经改过来了。