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[xtb] 将Gaussian与Grimme的xtb程序联用搜索过渡态、产生IRC、做振动分析

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发表于 2018-5-29 06:43:28 | 显示全部楼层 |阅读模式
将Gaussian与Grimme的xtb程序联用搜索过渡态、产生IRC、做振动分析

文/Sobereva @北京科音
First release: 2018-May-29  Last update: 2018-Aug-1


0 前言

在《盘点Grimme迄今对理论化学的贡献》(http://sobereva.com/388)一文中笔者曾简单提到GFN-xTB方法,说白了就是类似于DFTB那种半经验意味的DFT,精度不错普适性也好,对与之耗时相仿佛的半经验方法和DFTB带来了极大的冲击。Grimme在其主页上也给出了名为xtb的专门做GFN-xTB计算的程序,目前可按照此网页上的说明申请免费下载:https://www.chemie.uni-bonn.de/pctc/mulliken-center/software/xtb/xtb。xtb程序用过的人都说好,速度很快,普适性挺好,推出不久已经开始有很多人使用了,在《2018年度计算化学公社杯最常用的量子化学程序和DFT泛函投票结果统计》(http://sobereva.com/420)里已经有一些得票率了,而且一些第三方程序已经支持xtb了,比如Multiwfn (http://sobereva.com/multiwfn)可以读取xtb的输出来绘制红外光谱,molclus程序可以结合xtb来做构型和构象搜索(见http://www.keinsci.com/research/molclus.html),另外计算化学公社上fhh2626还写了NAMD与xtb结合做QM/MM的界面(http://bbs.keinsci.com/thread-7583-1-1.html)。

xtb程序目前可以做单点、优化、振动分析等任务,但是对于一般计算化学研究者来说,还希望能够找过渡态、产生IRC,并且希望振动分析的结果(特别是虚频模式)可以可视化,但这些xtb程序目前还做不到。好在Gaussian从09开始加入了external关键词,在进行极小点/过渡态优化、IRC、振动分析等任务时,可以从外部文件直接读入能量、受力、Hessian,而外部文件的这些信息可以用任意程序来产生,当然也包括xtb,不过需要自己写个接口才能实现。因此Gaussian可以被当做一个“optimizer”来使用,这种用法似于ASE(atomic simulation environment)程序。

本文的目的就是介绍如何将Gaussian与Grimme的xtb程序联用搜索过渡态、产生IRC,并且使得xtb振动分析结果能够被gview来可视化,从而弥补xtb的不足、极大地扩展xtb的实用价值。本文Gaussian使用G09 E.01版,使用的xtb程序是2018-Jul-13发布的版本,这个版本实际上默认用的是在未来才要发表的GFN-xTB二代方法的尝鲜版(带了DFT-D4校正)。本文的做法对于以后版本也许会有不兼容的问题,请届时根据本文的说明随机应变恰当修改Fortran源码和脚本(本文的脚本至少对于更早期的xtb不适合,因为输出的文件格式不同)。

本文涉及的各种文件都可以从这里下载: gau_xtb.zip (635.09 KB, 下载次数: 21)

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发表于 2018-5-29 08:48:33 | 显示全部楼层
本帖最后由 yjmaxpayne 于 2018-5-29 08:53 编辑

社长大作,牛! 越发的期待高级班了。

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发表于 2018-5-29 09:18:06 | 显示全部楼层
社长真是天才,全才!

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那个考了三年没考上的

发表于 2018-5-29 10:06:26 | 显示全部楼层
社长写啥是根据自己兴趣来的,请愿啥的不好使,这几天非常想要一个这样的帖子。然后,这就来了……激动啊
恍惚月余,深谙人与人之间的差距。以后还应努力学习,才能与强者比肩。

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发表于 2018-5-29 10:12:48 | 显示全部楼层
卢老师太强大了

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发表于 2018-5-30 22:05:44 | 显示全部楼层
请问opt=calcall或者irc=calcall也可以兼容这种方法吗?

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 楼主| 发表于 2018-5-30 23:17:57 | 显示全部楼层
smutao 发表于 2018-5-30 22:05
请问opt=calcall或者irc=calcall也可以兼容这种方法吗?

可以
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发表于 2018-5-31 00:07:16 | 显示全部楼层
谢谢

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发表于 2018-5-31 03:07:07 | 显示全部楼层
有个专门做几何优化和过渡态搜索的library叫DL-Find,以前做方法开发的时候还折腾过,结果发现效果相当一般,早知道Gaussian这个external功能就好了,毕竟Gaussian的几何优化模块还是很好用的...

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 楼主| 发表于 2018-8-1 05:14:55 | 显示全部楼层
由于Grimme在2018-Jul-13更新了一次xtb,输出的文件名和格式发生了变化,因此笔者对本文的代码和脚本进行了更新以兼容之,同时不再兼容2018-Jul-13以前的xtb版本
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发表于 2018-9-5 00:50:56 | 显示全部楼层
请问xtb支持外加电荷吗?

下面这个帖子问过 没搞懂 谢谢
http://bbs.keinsci.com/forum.php ... 76&fromuid=7918

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 楼主| 发表于 2018-9-5 04:15:33 | 显示全部楼层
pyscf 发表于 2018-9-5 00:50
请问xtb支持外加电荷吗?

下面这个帖子问过 没搞懂 谢谢

你可以试试红字的做法。我没试过

Appenix B: (incomplete) file description list

xtbopt.coord          : optimized coordinates
xtbopt.log            : optimization history (xyz in A)
scoord.<nnn>          : ensemble coordinates in TM format in siman or screen searches
xtbsiman.log          : same but one molden type xyz file
xtbscreen.log         : same but from -screen option      
xtbhess.coord         : optimized coordinates but distorted along imag modes
xtbpath.xyz           : reaction path (xyz in A)
xtb_mode*xyz          : output coords (xyz in A) from modefollowing
xtbrestart            : restart file (remove for clean restart)
wfn.xtb               : WFN file for stda spectra calculation
xtblmoinfo            : file for xTB-IFF intermolecular force-field
g98.out               : normal modes for visualization
hessian               : Hessian for input into TURBOMOLE or read by qmdff
                        if it exists, its read in opt. for ANC generation
                        (remove if unwanted)
xtb_normalmodes       : as the name says ...
xtb_localmodes        : ocalized normal modes
.xtb*ok*              : signal files for parallel runs
pcharge               : file with point charges (first line: # of PC followed by
                        one charge and xyz coordinates in Bohr per line)
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