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[ORCA] 将Gaussian与ORCA联用搜索过渡态、产生IRC、做振动分析

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发表于 2018-5-31 21:36:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
将Gaussian与ORCA联用搜索过渡态、产生IRC、做振动分析

文/Sobereva @北京科音  2018-May-31

1 前言

在《将Gaussian与Grimme的xtb程序联用搜索过渡态、产生IRC、做振动分析》(http://sobereva.com/421)中笔者介绍了Gaussian的external功能的使用,以及如何利用这个功能,借用xtb程序产生的能量、受力、Hessian来进行过渡态搜索、IRC、振动分析任务。类似地,只要自己写一个接口,也可以令Gaussian借用知名的、用户数目仅次于Gaussian的ORCA程序产生的这些信息来做这些任务,本文就介绍具体怎么实现。看本文前一定先把上文看了。ORCA的一些粗浅介绍可以参看《大体系弱相互作用计算的解决之道》(http://sobereva.com/214)。

这种Gaussian与ORCA联用的做法可以带来以下好处:
(1)可以令Gaussian做上述任务的时候支持ORCA才支持的理论方法,比如PBEh-3c、B97-3c、PWPB95-D3、NEVPT2、MRCI、DLPNO-CCSD(T)等。虽然其中有的理论方法并没有解析梯度,但原理上,我们可以通过自写脚本以有限差分方式得到Gaussian所需的梯度信息
(2)虽然Gaussian支持的DFT泛函很广,速度也快,但是由于ORCA的RI做得十分出色,借用ORCA来产生能量和导数可以使得上述任务耗时更低,尤其是对于大体系、大基组而言
(3)虽然ORCA也能直接做几何优化和找过渡态,但Gaussian在这方面算法上明显更成熟、更稳健,选项也更丰富、更易用
(4)ORCA目前没有IRC功能,和Gaussian联用使得ORCA中的理论方法也可以用来产生IRC
(5)使得ORCA产生的Hessian所对应的振动模式能够通过gview来观看

实际上,ORCA有个关键词ExtOpt,即在ORCA优化过程中通过外部文件读入能量、导数信息,这和Gaussian的external关键词颇为相似,但ORCA的optimizer的算法跟Gaussian比还是有差距,而且也只能用来优化,所以没太大意义。

本文使用Gaussian 09 E.01版,ORCA是4.0.1.2版,系统是CentOS 7.2。本文涉及的所有文件都可以在此处下载: gau_orca.zip (282.98 KB, 下载次数: 72)

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发表于 2018-6-12 17:00:53 | 显示全部楼层
gaussian16发布了一个接口程序包,不知是否能实现类似的效果
http://gaussian.com/interfacing/

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发表于 2018-12-13 09:43:45 | 显示全部楼层
请问sob老师, 如果优化想要考虑溶剂,是不是只在orca任务里加入溶剂模型就可以了?

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 楼主| 发表于 2018-12-13 19:56:00 | 显示全部楼层
胡说 发表于 2018-12-13 09:43
请问sob老师, 如果优化想要考虑溶剂,是不是只在orca任务里加入溶剂模型就可以了?

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发表于 2019-1-7 14:42:47 | 显示全部楼层

谢谢老师。

另外还有个问题,ORCA在梯度计算时候也会有RI加速效果吗?
还有请问利用该方法是否也可以用来优化激发态呢?ORCA里加入tddft计算,指定优化的iroot,通过关键词engrad计算激发态梯度。

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 楼主| 发表于 2019-1-7 23:30:48 | 显示全部楼层
胡说 发表于 2019-1-7 14:42
谢谢老师。

另外还有个问题,ORCA在梯度计算时候也会有RI加速效果吗?


TDDFT支持解析梯度
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发表于 2019-1-8 21:23:26 | 显示全部楼层
sobereva 发表于 2019-1-7 23:30

TDDFT支持解析梯度

谢谢老师
试了下,发现ORCA还不支持CPCM下的TDDFT解析梯度

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发表于 2019-2-26 15:39:00 | 显示全部楼层
老师好!最近用这种方法来优化大体系结构。
比较高斯和orca优化任务发现,高斯scf-502算完单点,701/702/703模块算导数非常快,即使体系很大,是502的零头。虽然orca的scf借助RI可以比高斯快,但之后算梯度模块基本和scf时间差不多。比如一个约400原子体系,带溶剂,b3lyp/def2sv(p), 高斯scf花了90分钟,701/702/703加起来也就三四五分钟;ORCA开RIJCOSX,scf50几分钟,梯度约40几分钟。这样一来用ORCA杂化泛函来优化倒没什么优势(ORCA纯泛函blyp开RI还是很快的,大概20+17分钟)
不明白为什么高斯的能量一阶导数算得如此之快,时间和其scf相比都可以忽略了,几乎scf的时间就是一轮opt的时间。但orca一轮opt的时间大概是1.8~2倍的scf时间。理论上orca算导数支持RI不应该快些吗?

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 楼主| 发表于 2019-2-26 16:31:53 | 显示全部楼层
胡说 发表于 2019-2-26 15:39
老师好!最近用这种方法来优化大体系结构。
比较高斯和orca优化任务发现,高斯scf-502算完单点,701/702/7 ...

Clipboard01.jpg

基组不够大时RIJCOSX的优势不显著
要图便宜用RI-纯泛函

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发表于 2019-2-27 09:13:00 | 显示全部楼层
sobereva 发表于 2019-2-26 16:31
基组不够大时RIJCOSX的优势不显著
要图便宜用RI-纯泛函

嗯 确实是。
老师 请问图中engrad的时间是包含了SP的时间的总计算时间吗?

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 楼主| 发表于 2019-2-27 14:52:20 | 显示全部楼层
胡说 发表于 2019-2-27 09:13
嗯 确实是。
老师 请问图中engrad的时间是包含了SP的时间的总计算时间吗?

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发表于 2019-6-13 15:24:02 | 显示全部楼层
老师好!
我按照文中安装后,还是没有运行成功
log文件显示:

External calculation of energy, first and second derivatives.
Running external command "./orca.sh R"
         input file       "/home/gauss/g16/tmp/Gau-2383.EIn"
         output file      "/home/gauss/g16/tmp/Gau-2383.EOu"
         message file     "/home/gauss/g16/tmp/Gau-2383.EMs"
         fchk file        "/home/gauss/g16/tmp/Gau-2383.EFC"
         mat. el file     "/home/gauss/g16/tmp/Gau-2383.EUF"
Failed to open output file from external program.
Error termination via Lnk1e in /home/gauss/g16/l402.exe at Thu Jun 13 23:16:40 2019.
Job cpu time:       0 days  0 hours  0 minutes  0.6 seconds.
Elapsed time:       0 days  0 hours  0 minutes  0.7 seconds.
File lengths (MBytes):  RWF=     22 Int=      0 D2E=      0 Chk=      2 Scr=      2

好像是没有能打开output文件
在gauss的tmp文件夹里边 也只有 EIn 文件 没有 EOu文件

是哪里设得不对?


我的orca.sh 文件只改了下面部分:
#Set the number of parallel cores and maximum memory utilized by each core (MB)
nprocs=32
maxcore=3000
#Set calculation level
level="b97-3c"
#Set parameters for numerical aspects
numset="tightscf grid4"
#ORCA executable path
orcapath="/home/gauss/orca411/orca"

                                                                                                   

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 楼主| 发表于 2019-6-13 22:38:30 | 显示全部楼层
gauss98 发表于 2019-6-13 15:24
老师好!
我按照文中安装后,还是没有运行成功
log文件显示:

确保orca独立运行正常,并且先测试我的脚本里原本的关键词
还搞不清楚就在.sh里加入一些调试语句帮助弄清楚
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发表于 2019-6-17 15:37:46 | 显示全部楼层
sobereva 发表于 2019-6-13 22:38
确保orca独立运行正常,并且先测试我的脚本里原本的关键词
还搞不清楚就在.sh里加入一些调试语句帮助弄 ...

老师好!折腾了好几天了,有一些进展,还是有些问题没有解决。

目前,测试文件都通过了。顺利的连用高斯和orca进行几何优化和过渡态计算。

但是,很奇怪的是,只能在集群主节点运行。 分析是 extorca文件只能在主节点运行,在计算节点算,都能顺利启动orca,但是到了提取数据这项 就报错退出。我采取了很多措施,包括 在。bashrc里边用
alias extorca='/home/gauss/bin/extorca'
后来又将程序拷到 orca目录里边(orca能在计算节点顺利运行
#orca
export PATH=$PATH:/home/gauss/orca411
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/home/gauss/orca411
alias orc='/home/gauss/orca411/orca'
alias extorca='/home/gauss/orca411/extorca'

都不能成功调用extorca文件。很是奇怪,不知道什么原因。



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