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楼主 Author: qingxin
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[Gaussian/gview] 关于TDDFT优化三重态激发态T1/T2,激发能为负值如何消除

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发表于 Post on 2024-3-27 19:07:05 | 只看该作者 Only view this author
15689900879@163 发表于 2024-3-27 11:46
谢谢老师的回复!您提供的链接内容我看了,不确定理解的对不对,麻烦您帮我看看。
1. 对于基态是S0,且 ...

什么叫“T1的稳定基态波函数”?如果你的参考态是S0,那么T1就不是基态了。如果你要找的是S0的稳定波函数,那么不管你要不要算T1,找到的S0稳定波函数都是一样的,所以那样就叫“稳定基态波函数”而非“T1的稳定基态波函数”
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发表于 Post on 2024-3-29 16:01:24 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 15689900879@163 于 2024-3-29 16:24 编辑
wzkchem5 发表于 2024-3-27 17:43
如果你做RDFT的stable=opt计算,且不存在任何instability,那么结果和不加stable=opt一样,这种情况下你 ...

老师您好,我表述不清楚,麻烦您帮我看看例子,步骤和命令对不对。

例一:基态是闭壳层S0,T1激发能是正值,但ORCA计算SOC报错,基态波函数不稳定。
输入:
# stable=opt def2tzvp em=gd3bj pbe1pbe
0 1

输出:
Eigenvector   1:  2.621-A    Eigenvalue= 0.0260437  <S**2>=1.468
The wavefunction is stable under the perturbations considered.
The wavefunction is already stable.

输入:
# opt=(maxcyc=40) def2tzvp em=gd3bj pbe1pbe td=(nstates=5,triplet) guess=read
0 1

输出:
Excited State   1:  3.000-A      2.1992 eV  563.76 nm  f=0.0000  <S**2>=2.000

再次检验基态波函数稳定性
Eigenvector   1:      Triplet-A    Eigenvalue= 0.0638235  <S**2>=2.000
Eigenvector   3:      Singlet-A    Eigenvalue= 0.1228888  <S**2>=0.000
The wavefunction is stable under the perturbations considered.
The wavefunction is already stable.


例二:基态是闭壳层S0,T1激发能为负值
输入:
# stable=opt cam-b3lyp def2tzvp em=gd3bj
0 1

输出:
Eigenvector   1:  2.716-A    Eigenvalue= 0.0406451  <S**2>=1.594
     32A -> 37A        0.12041
     33A -> 37A        0.10937
     34A -> 37A        0.66776
     35A -> 37A       -0.35235
     33B -> 37B        0.11646
     34B -> 37B        0.47453
     35B -> 37B       -0.27868
     36B -> 37B        0.15000
The wavefunction is stable under the perturbations considered.
The wavefunction is already stable.

输入:
# opt=(maxcyc=40)  ucam-b3lyp def2tzvp em=gd3bj td=(nstates=5,triplet) guess=read
0 1

目前正在计算中。

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发表于 Post on 2024-3-29 16:49:26 | 只看该作者 Only view this author
15689900879@163 发表于 2024-3-29 09:01
老师您好,我表述不清楚,麻烦您帮我看看例子,步骤和命令对不对。

例一:基态是闭壳层S0,T1激发能是 ...

所以你的目的是要算SOC?那样的话必须用没有自旋污染的波函数。建议用NEVPT2算SOC。
至于前期的激发态结构优化,大体上没问题,但是T1态可以考虑用UKS,自旋多重度设为3优化。以S0为参考态算T1虽然有一些好处,但是在S0是开壳层单重态时,这种做法的优势会小很多。参见https://mattermodeling.stackexch ... -triplets/9357#9357
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发表于 Post on 2024-4-3 18:19:02 | 只看该作者 Only view this author
wzkchem5 发表于 2024-3-29 16:49
所以你的目的是要算SOC?那样的话必须用没有自旋污染的波函数。建议用NEVPT2算SOC。
至于前期的激发态结 ...

老师您好,计算有机体系,不含金属,含卤素原子。麻烦您帮我看看以下设置是否合理?
结构优化和频率计算用普通泛函 (B3LYP-D3(BJ)、M06-2X、PBE0-D3(BJ)、wB97XD、CAM-B3LYP-D3(BJ)/def2-TZVP, Gaussian 16);
单点能计算用PWPB95/TZVPP (ORCA);
SOC计算用NEVPT2 (ORCA)。

1. 计算系间窜跃速率常数,涉及能量差和SOC,是否单点能计算和SOC计算级别需统一呢?
2. 单点能计算是否需要添加D3BJ呢?

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发表于 Post on 2024-4-3 18:39:16 | 只看该作者 Only view this author
15689900879@163 发表于 2024-4-3 11:19
老师您好,计算有机体系,不含金属,含卤素原子。麻烦您帮我看看以下设置是否合理?
结构优化和频率计算 ...

假如你能跑得动NEVPT2的话,单点能也应该用NEVPT2算。因为不管用什么计算方法,只要是用先算scalar state再考虑SOC的方法算的SOC,那么在算SOC的时候必然也会同时把激发能算出来。那么问题就是,如何解释你用NEVPT2算SOC却不用它顺便算出来的激发能?很难自圆其说。
不过有的情况下单点能计算和SOC级别不统一可能是合理的,例如假如你算不动NEVPT2但能算得动PWPB95,此时因为程序不支持考虑PT2部分对PWPB95的SOC的贡献,可能需要改用非双杂化泛函算SOC,这个是有一定合理性的。
如果你涉及比较不同结构下的能量,那么必须加D3;否则加和不加是等价的,加了没有好处也没有坏处(多花不到一秒的机时)
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发表于 Post on 2024-4-3 18:53:47 | 只看该作者 Only view this author
wzkchem5 发表于 2024-4-3 18:39
假如你能跑得动NEVPT2的话,单点能也应该用NEVPT2算。因为不管用什么计算方法,只要是用先算scalar state ...

明白了,谢谢老师!

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发表于 Post on 2024-4-3 20:36:40 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 15689900879@163 于 2024-4-3 20:49 编辑
wzkchem5 发表于 2024-4-3 18:39
假如你能跑得动NEVPT2的话,单点能也应该用NEVPT2算。因为不管用什么计算方法,只要是用先算scalar state ...

老师,我用PWPB95算S1态和T1态单点能时,报错Error: Invalid or unknown value for Exchange in DFT XC-Kernel. Please try using LIBXC instead!添加NoTRAH仍报错。
您有建议的多参考方法,既可以计算基态,也可以计算激发态单点能的吗?考虑到DLPNO-CCSD(T)只能算基态,STEOM-DLPNO-CCSD只能算激发能。

其实我需要计算S0、S1和T1三者任意两者之间的绝热能量差,使用STEOM-DLPNO-CCSD计算的S1和T1的激发能,是绝热激发能吗?是不是S1和T1的激发能作差,也可以直接得到ΔEst?

我在计算SOC时,顺便得到的激发能,是绝热激发能吗?

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发表于 Post on 2024-4-3 21:19:09 | 只看该作者 Only view this author
15689900879@163 发表于 2024-4-3 13:36
老师,我用PWPB95算S1态和T1态单点能时,报错Error: Invalid or unknown value for Exchange in DFT XC-K ...

输出文件明确写了Please try using LIBXC instead,所以你应该用LIBXC的语法指定用PWPB95泛函,手册里有具体写法。
TRAH和TDDFT都需要用到XC kernel,NoTRAH顾名思义只能解决TRAH里遇到的XC kernel问题(通过把TRAH关掉的方式),不能用来解决TDDFT里遇到的XC kernel问题。
多参考方法都是既可以算基态也可以算激发态的。没有”STEOM-DLPNO-CCSD只能算激发能“这种说法,只不过STEOM-DLPNO-CCSD的基态能量等于DLPNO-CCSD能量。
但凡计算只涉及一个分子结构,算的必然是垂直过程,例如垂直激发能或者垂直发射能。要算绝热激发能,必须分别用两个态的平衡结构,跑两个计算。但不一定要写两个输入文件,可以用compound job语法把两个计算合为一个输入文件,另外某些计算任务(如涉及ESD模块的计算)可能会直接给出绝热激发能,但那是因为程序自动根据这一个输入文件的信息做了两个计算。
SOC计算因为只涉及一个结构,得到的是当前结构下的垂直激发能/垂直发射能。但是问题仍然是一样的,如果你用NEVPT2算SOC,却用PWPB95算绝热激发能,别人会问,你用NEVPT2算SOC肯定是因为信任NEVPT2的波函数,而且也证明了你跑NEVPT2能跑得动,那干嘛不用NEVPT2算绝热激发能呢?如何证明PWPB95算绝热激发能对于你这个体系而言比用NEVPT2算更好?很难回答。
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发表于 Post on 2024-4-4 17:03:22 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 15689900879@163 于 2024-4-4 17:20 编辑
wzkchem5 发表于 2024-4-3 21:19
输出文件明确写了Please try using LIBXC instead,所以你应该用LIBXC的语法指定用PWPB95泛函,手册里有 ...

谢谢老师!我明白计算SOC用NEVPT2,单点能计算也应是NEVPT2,算法涉及活性空间的选取,我打算下周再系统学习。对于STEOM-DLPNO-CCSD计算部分,我还有一些不理解,想麻烦老师帮我解答。

1. STEOM-DLPNO-CCSD输出文件,SCF部分Total energy = COUPLED CLUSTER ENERGY部分 E(0) ≠  COUPLED CLUSTER ENERGY部分E(TOT),基态能量是选取E(TOT)吗? 激发态能量=E(TOT)+激发能?
ps:我验证了S1态的基态能量,DLPNO-CCSD和STEOM-DLPNO-CCSD的COUPLED CLUSTER ENERGY输出部分一致。

2. STEOM-DLPNO-CCSD,分别使用S1态和T1态的平衡结构,计算绝热激发能,分两步的计算文件对吗?暂时还没搞明白compound job语法。
!STEOM-DLPNO-CCSD def2-TZVPP TightSCF def2-TZVPP/C RIJCOSX def2/J
%mdci
NROOTS 3
DoTriplet FALSE
end
* XYZFILE 0 1 S1.xyz

!STEOM-DLPNO-CCSD def2-TZVPP TightSCF def2-TZVPP/C RIJCOSX def2/J
%mdci
NROOTS 3
DoTriplet TRUE
end
* XYZFILE 0 1 T1.xyz

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发表于 Post on 2024-4-4 18:07:00 | 只看该作者 Only view this author
15689900879@163 发表于 2024-4-4 10:03
谢谢老师!我明白计算SOC用NEVPT2,单点能计算也应是NEVPT2,算法涉及活性空间的选取,我打算下周再系统 ...

1. 对
2. 看起来没问题
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发表于 Post on 2024-4-8 15:04:57 | 只看该作者 Only view this author
wzkchem5 发表于 2024-4-4 18:07
1. 对
2. 看起来没问题

老师您好,您在上面提到“假如你算不动NEVPT2但能算得动PWPB95,此时因为程序不支持考虑PT2部分对PWPB95的SOC的贡献,可能需要改用非双杂化泛函算SOC,这个是有一定合理性的。”
我不太理解您说的PT2部分对PWPB95的SOC的贡献,是说PWPB95不适合做SOC,可以做单点计算,须选非双杂化泛函算SOC,比如普通泛函或耦合簇方法吗?STEOM-DLPNO-CCSD。

老师,我优先使用TDDFT,遇到基态波函数不稳定,采用TDA,均进行stable验证。不存在自旋污染,是否可以使用STEOM-DLPNO-CCSD和DLPNO-CCSD进行单点计算和SOC计算呢?

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发表于 Post on 2024-4-8 16:08:38 | 只看该作者 Only view this author
15689900879@163 发表于 2024-4-8 08:04
老师您好,您在上面提到“假如你算不动NEVPT2但能算得动PWPB95,此时因为程序不支持考虑PT2部分对PWPB95 ...

PWPB95因为是双杂化泛函,所以有一个普通杂化泛函部分和一个PT2部分(通俗来说PT2可以理解为MP2),其中普通杂化泛函部分的correlation系数小于100%。所以如果不加PT2部分,那么计算结果原则上会严重低估动态相关。
但是有些计算任务没法考虑PT2部分,或至少ORCA不支持考虑其PT2部分,SOC就是其中之一(其他程序是否支持考虑PT2贡献做双杂化泛函的SOC,我不清楚,但我估计可能没有程序支持)。所以如果在ORCA里用双杂化泛函做SOC计算,按正常方法写关键词,程序会直接报错:
  1. WARNING: SOC in TDDFT not compatible with double hybrid functionals yet
  2.   ===> : Skipping actual calculation
复制代码

虽然有可能关掉双杂化泛函的PT2部分,但是那样算出来的结果会低估动态相关,理论上还不如用普通杂化泛函靠谱。

如果体系的多参考性质不是特别强,就可以用STEOM-DLPNO-CCSD和DLPNO-CCSD
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发表于 Post on 2024-4-8 23:13:50 | 只看该作者 Only view this author
wzkchem5 发表于 2024-4-8 16:08
PWPB95因为是双杂化泛函,所以有一个普通杂化泛函部分和一个PT2部分(通俗来说PT2可以理解为MP2),其中 ...

谢谢老师的详细解答!我在计算单点能的同时,会进行T1诊断,判断多参考性质。
老师,我选择普通泛函进行结构优化,同时进行D3(BJ)。使用STEOM-DLPNO-CCSD和DLPNO-CCSD计算单点能,是否需要设置D3(BJ)?保持同步

我有查阅到“对于后HF、多参考方法等等,是没有色散校正这一说的。DFT-D仅能用于DFT、DFTB、HF、半经验。高档次后HF方法,比如MP4、CCSD(T),已经可以很准确计算各类弱相互作用体系了....,显然对这些精细的方法再试图通过相对来说形式较为粗俗的DFT-D来校正是没有任何意义的”

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发表于 Post on 2024-4-9 02:25:00 | 只看该作者 Only view this author
15689900879@163 发表于 2024-4-8 16:13
谢谢老师的详细解答!我在计算单点能的同时,会进行T1诊断,判断多参考性质。
老师,我选择普通泛函进行 ...

任何带CCSD的方法都考虑了色散,因此不用且不能加色散校正。
D3(BJ)是理论级别的一部分,所以如果泛函、基组、溶剂等等不统一,那么即使色散校正统一,也没有额外的好处,因为理论级别无论如何都是不统一的
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发表于 Post on 2024-4-10 10:47:18 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 15689900879@163 于 2024-4-10 11:11 编辑
wzkchem5 发表于 2024-4-9 02:25
任何带CCSD的方法都考虑了色散,因此不用且不能加色散校正。
D3(BJ)是理论级别的一部分,所以如果泛函、 ...

谢谢老师的解答!
老师,我使用普通泛函/def2-TZVP进行结构优化和频率计算,使用STEOM-DLPNO-CCSD和DLPNO-CCSD/def2-TZVP计算单点能和SOC,是否合理呢?我是否需要加大基组为def2-TZVPP?
我用def2-TZVP算SOC就不太行,老是出错。如果将基组加大为def2-TZVPP,估计单点能用耦合簇,SOC得用普通泛函了。

本版积分规则 Credits rule

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