使用xTB产生结构初猜帮助解决Gaussian结构优化SCF不收敛

Novice · 发表于 Post on 2019-3-26 09:15:40

本帖最后由 Novice 于 2019-3-26 10:51 编辑

如题，最近在用G16优化一个分子的三线态，尝试了很多Sob社长帖子http://sobereva.com/61里的方法发现还是不行，而本人最近又迷上了xTB，发现xTB很多时候优化的结构非常棒，功能也很强大，于是我就想，先用xTB预优化一下结构再用Gaussian去做怎么样呢。说做就做。
xTB XXX.xyz --uhf 2 --opt verytight //（优化分子三线态的命令行）
不到一分钟就运行结束了，然后以该文件为初始构型，再用Gaussian正常优化，发现完美解决问题！
Grimme big law good

当然我相信此法不但对优化三线态有效，对其他优化任务肯定也有效，用xTB预优化给出更好的初始构型肯定也能缩短你做Gaussian优化的耗时，还在纠结的你赶快xTB走起吧

根据四楼的建议，这里补充一点，此方法应该对优化进行的第一步就出现SCF不收敛比较有帮助。至于优化的过程中出现的不收敛大抵也有一定的帮助（最好结合http://sobereva.com/61），因为据我使用一段时间后发现，xTB优化得出的构型真的很好，和DFT方法优化产生的构型基本十分接近了。

柒月小鱼 · 发表于 Post on 2019-3-26 09:29:45

就是这样 xtb大法好

Novice · 发表于 Post on 2019-3-26 09:37:23

柒月小鱼发表于 2019-3-26 09:29
就是这样 xtb大法好

哈哈，既然知道你咋不早点分享出来呢

zjxitcc · 发表于 Post on 2019-3-26 09:48:19

不错的做法。但是建议标题为“使用xTB产生Gaussian结构优化初猜”或“使用xTB产生结构初猜”可能更合适。我想你并不是简单的SCF不收敛，而是在优化三重态结构时跑了几步，某一步SCF不收敛，然后结构优化进行不下去，实际上xtb是提供结构。而“使用xTB帮助解决Gaussian SCF不收敛”给人的感觉是要xtb提供一个初始波函数给高斯。

Novice · 发表于 Post on 2019-3-26 09:54:57

本帖最后由 Novice 于 2019-3-26 09:56 编辑

zjxitcc 发表于 2019-3-26 09:48
不错的做法。但是建议标题为“使用xTB产生Gaussian结构优化初猜”或“使用xTB产生结构初猜”可能更合适。我 ...

说来奇怪，还真是第一步就没有收敛，而且该分子的单线态优化顺利进行，我开始是以单线态优化的构型作为初猜的。不过我觉得你的建议很好，题目已改

柒月小鱼 · 发表于 Post on 2019-3-26 09:58:07

本帖最后由柒月小鱼于 2019-3-26 09:59 编辑

Novice 发表于 2019-3-26 09:37
哈哈，既然知道你咋不早点分享出来呢

哈哈哈哈哪天有空了写一个帖子，名字想好了，小白计算之路学到的一些小经验

Novice · 发表于 Post on 2019-3-26 10:02:49

柒月小鱼发表于 2019-3-26 09:58
哈哈哈哈哪天有空了写一个帖子，名字想好了，小白计算之路学到的一些小经验

小板凳已搬好，坐等了

卡开发发 · 发表于 Post on 2019-3-26 10:06:26

zjxitcc 发表于 2019-3-26 09:48
不错的做法。但是建议标题为“使用xTB产生Gaussian结构优化初猜”或“使用xTB产生结构初猜”可能更合适。我 ...

不过我想真利用强大的效率和可靠性能作为SCF初猜或Hessian初猜提供给其他从头算程序可能也是不错的做法。

zjxitcc · 发表于 Post on 2019-3-26 10:10:29

卡开发发发表于 2019-3-26 10:06
不过我想真利用强大的效率和可靠性能作为SCF初猜或Hessian初猜提供给其他从头算程序可能也是不错的做法。

手动点赞

Novice · 发表于 Post on 2019-3-26 10:48:32

卡开发发发表于 2019-3-26 10:06
不过我想真利用强大的效率和可靠性能作为SCF初猜或Hessian初猜提供给其他从头算程序可能也是不错的做法。

这个怎么操作啊，现在xTB能实现为Gaussian提供SCF初猜或Hessian初猜吗？

zjxitcc · 发表于 Post on 2019-3-26 11:06:43

Novice 发表于 2019-3-26 10:48
这个怎么操作啊，现在xTB能实现为Gaussian提供SCF初猜或Hessian初猜吗？

force和Hessian显然是可以提供给高斯作为初猜的，这点sob老师已经实现了，见《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。
波函数估计有点小难度。

Novice · 发表于 Post on 2019-3-26 11:08:11

zjxitcc 发表于 2019-3-26 11:06
force和Hessian显然是可以提供给高斯作为初猜的，这点sob老师已经实现了，见《将Gaussian与Grimme的xtb程 ...

哦哦，多谢

sobereva · 发表于 Post on 2019-3-27 04:01:29

http://sobereva.com/61里提到过

值得注意的是，化学意义越强的结构、电子态通常越容易收敛。

也即初始结构越好，SCF往往越容易收敛。所以在几何优化初期把收敛限放得很宽（乃至用禁忌的5/13=1），或者用其它很便宜的往往还更容易SCF收敛的级别诸如GFN-xTB、半经验都无妨，等到结构优化到大致合理了，再用原本要用的方法和默认的收敛限即可。GFN-xTB普适性比较好，作为解决初始结构烂导致量化程序直接做SCF难收敛是个可行、有效的做法。

另外，对于有机体系，初始结构糟的时候也可以先用不涉及SCF不收敛问题的分子力场粗略优化一下以帮助之后做SCF时候收敛。

GFN-xTB本身是使用基于高斯函数的极小基来计算的，有点类似STO-3G那样，原理上是可以作为量化计算的初猜波函数的（比如可能可以用来代替Gaussian默认的Harris泛函做法）。但由于xtb不开源，是否最终能实现这就看他以及其它量化程序开发者的考虑了。

Novice · 发表于 Post on 2019-3-27 08:36:15

本帖最后由 Novice 于 2019-3-27 09:29 编辑

sobereva 发表于 2019-3-27 04:01
http://sobereva.com/61里提到过
也即初始结构越好，SCF往往越容易收敛。所以在几何优化初期把收敛限放得 ...

我看ORCA论坛里面官方回复说未来版本准备加入xTB作为一个半经验的算法xtb (GFN-xTB) for energy, gradient etc calculations in ORCA 4.1? https://orcaforum.kofo.mpg.de/vi ... 52&hilit=xTB#p18252

sobereva · 发表于 Post on 2019-3-27 10:29:38

Novice 发表于 2019-3-27 08:36
我看ORCA论坛里面官方回复说未来版本准备加入xTB作为一个半经验的算法xtb (GFN-xTB) for energy, gradien ...

我觉得意义不大
xtb程序自身的MD和optimzer已经很好了，GFN-xTB弄到ORCA里还未必好用。况且已经有了Gaussian+xtb的接口可用

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