介绍稀土发光软件LUMPAC

bomsaude

稀土发光软件计算包LUMPAC（http://lumpac.pro.br/）是由巴西Ricardo Freire 教授研究组开发的，主要目的是为不专搞稀土理论计算而又想算一下稀土发光特性的人设计的傻瓜型软件包，可以用来预测配合物的发光性质和对实验结果进行理论解释等。

他们认为他们方法的主要优点就是计算精度和DFT的结果差不多，但非常非常廉价，耗时极短。例如我优化一个配合物分子，他们的软件采用Sparkle模型和半经验法如RM1等，10多分钟或者一两分钟就算完了，我用高斯算，B3lyp方法，CHO等用6-31g等基组，稀土赝势基组、大核，Linux下算了好几个小时才完事。再看激发态的计算，这个软件用Zindo/S，计算20多个激发态，很快就算完了，我用高斯的TD算，Linux下，双核CPU，算10个激发单重态和三重态，半个月也没算完，让我给Kill掉了，后来少算了几个态，两三天也算出来了，由于刚接触计算，算得很少，我也没有对比这些计算结果。

LUMPAC程序主要包括4个模块：结构优化，激发单重态和三重态的计算，光谱参数的计算，以及文件格式转换。

程序的使用在上面的网页和文章（Journal of Computational Chemistry 2014, 35, 772–775）都给出了例子和具体的使用方法，简单说明如下：

1 结构优化：MOPAC下采用Sparkle和半经验方法如RM1, AM1, PM3, PM6 和PM7等，他们认为，RM1对大多数体系，结果都不太差，可能像DFT中的b3lyp，对某些体系，可能不是最好，但不会太差。他们的程序已经植入到MOPAC2009和MOPAC2012中了。

我们进行高斯计算的时候，优化完后一般都算一下频率，看是否有虚频，结构起码是局部最小，别整个过渡态。他们这个程序，没有计算频率，当然计算一下频率也是应该的，在另一个网页上（http://www.sparkle.pro.br/），也强调了这个事情。但从我算的一些体系看（优化结构后，再在MOPAC下进行一下FORCE的计算），出现虚频的时候确实很少。再一个，我问他们，如何尽可能得到全局最小结构，他们说就是画出尽可能的分子结构，然后计算，找形成能最低的那个（由于他们的方法廉价，画好结构，突突突就算完了，而且基本没有虚频）。我一般用Hyperchem画，感觉画配合物还是挺方便的，存成PDB文件，然后用Mercury等软件转成mol2文件，在LUMPAC下提交，不知道GaussView画配合物是否方便？关于计算频率的事情（MOPAC下FORCE的计算），他们说以后加入到程序中。另外，如果在关键词中，加入了PRNT=2关键词后，可以用SOB的程序mopac2xyz在VMD下观察结构优化的过程，但此时MOPAC的输出文件在用于下面稀土发光参数计算那一步时，计算就慢得不可忍受。

2 激发态计算：利用上面优化的结构，稀土采用点电荷形式，ORCA下ZINDO/S计算，默认25态，可随便调整，计算很快，第一激发态选取了振子强度最大的那个，三重态选取的是计算的第一个三重态。

3 稀土光谱参数的计算：主要是针对稀土Eu了，上面的模块也可用于其它稀土。这一块有4个分块：

3.1 发射光谱的绘制和实验Judd-Ofelt（JO）参数的测定：这个一般做稀土发光的人都算过的，测定了发光光谱，就可以计算JO参数了，可以计算出总的辐射速率常数，结合荧光寿命，可以推出非辐射速率常数，进而算出发光量子效率(quantum efficiency)。从理论上可以忽略的发光峰如5D0到7F3等，实际上对发光还是有些贡献的，这个软件未算，我平时计算时都算进去了。这个软件没有涉及的是配位水个数的计算，平时我们根据经验公式，可以算出first coordination sphere配位水的个数。我一般这些简单计算是使用MathCad算的。另外，有了发射光谱，我们也可以画出三基色图。

3.2 理论参数的计算：采用上面优化的结构和实验强度参数，计算理论的强度参数。这步计算时，现在无法调节Iteration的数，他们说在改进的版本中要使Iteration可调，使结果更加精确。

3.3 理论能量传递速率常数和量子产率的计算：采用ORCA的输出结果和强度参数等其它一些数值进行计算，可以得到理论的量子产率(quantum yield)，然后就可以画出Jablonksi图了。

3.4 画吸收光谱图：这个在计算完激发态后就可以做。

4 文件格式的转换


更多的具体内容和发光理论，可以到他们的网站去看。感兴趣的人可以下载他们他们的程序（http://lumpac.pro.br/ 网页上面还有中文呢），索取cd key。他们早就说要升级版本，但至今还未见动静，等等吧。上面是我初步使用LUMPAC的一点心得，说的可能有不对的地方，欢迎批评指正，欢迎和这方面的计算达人交流。

:)

smutao

pople lab？

bomsaude

smutao 发表于 2015-2-28 23:56
pople lab？

这个软件是巴西Pople Computational Chemistry Laboratory - UFS人开发的，感觉还有许多值得改进的地方，他们的新版本也不知道什么时候发布。

halouhapily

老师，我在您推荐的网站上无法下载lumpac，请问老师您有软件压缩包吗？