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楼主 Author: sobereva
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[综合交流] 简单量子化学问题答疑专帖(旧版,已关帖)

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发表于 Post on 2021-6-28 17:30:28 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 落雁 于 2021-6-28 17:50 编辑
sobereva 发表于 2021-6-26 22:44
变形厉害是很正常的事,如果都没变形,就不会有stoke位移
如果你想计算晶体环境中的发射的情况,通常适 ...

谢谢老师,拜读了该文章之后另外我还有些疑问:
1.如果我想探究二聚体的情况,那“中心分子”应该就是二聚体,如果要研究单体的情况,那“中心分子”就是单体?   
2.此外我理解的“环境分子”需要将“中心分子”完全包起来,那么这个环境分子如果找多了回对结果有很大的影响吗?(在Mercury中将cif文件里“show contacts”中能看到的相互作用的分子找出来就行还是需要完全将其埋起来?)

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发表于 Post on 2021-6-28 18:34:52 | 只看该作者 Only view this author
wzkchem5 发表于 2021-6-28 14:17
用B3LYP-D3优化。单点可以考虑用M06-2X,但是用B3LYP-D3算单点问题也不大。
应该优化整体

好的,谢谢您!再想请问您一下,单点是指其他的功能指令都不加,只加优化的关键词优化吗?是不是不能直接用M06-2X优化和后续计算呀?如果要用B3LYP泛函计算这种分子间的氢键,是不是从结构优化到后面计算都只能用B3LYP-D3,还是说前期结构优化时可以用B3LYP,后面计算用B3LYP-D3?

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发表于 Post on 2021-6-28 19:23:07 | 只看该作者 Only view this author
茉莉呀 发表于 2021-6-28 11:34
好的,谢谢您!再想请问您一下,单点是指其他的功能指令都不加,只加优化的关键词优化吗?是不是不能直接 ...

单点就是在结构不变的情况下,算当前结构下的能量,所以单点不属于优化。一般做完结构优化以后,最好用更高的理论级别做一个单点能计算。
用M06-2X做结构优化,容易遇到结构优化不收敛、有小虚频等问题,但是也不是绝对不能用,如果你用M06-2X算你的体系恰好没有收敛困难,也恰好没有虚频,那么结果就是可用的。参见http://sobereva.com/415
像你这种弱相互作用比较显著的体系,必须从头到尾都加色散校正(M06-2X等不加色散校正也能描述色散作用的泛函除外)。而且不加色散校正也没有任何好处,色散校正不到半秒钟就算完了,不加也省不了时间,所以完全没有不加的理由。
Zikuan Wang
山东大学光学高等研究中心 研究员
BDF(https://bdf-manual.readthedocs.io/zh_CN/latest/Introduction.html)、ORCA(https://orcaforum.kofo.mpg.de/index.php)开发团队成员
Google Scholar: https://scholar.google.com/citations?user=XW6C6eQAAAAJ
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4540-8734
主页:http://www.qitcs.qd.sdu.edu.cn/info/1133/1776.htm
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2021-6-28 22:50:13 | 只看该作者 Only view this author
落雁 发表于 2021-6-28 17:30
谢谢老师,拜读了该文章之后另外我还有些疑问:
1.如果我想探究二聚体的情况,那“中心分子”应该就是二 ...

1 是
2 原则上环境分子考虑得越多(越厚)结果越好,但太多算不动
参考此文的模型
基于背景电荷计算分子在晶体环境中的吸收光谱
http://sobereva.com/579http://bbs.keinsci.com/thread-20960-1-1.html
北京科音自然科学研究中心http://www.keinsci.com)致力于计算化学的发展和传播,长期开办极高质量的各种计算化学类培训:初级量子化学培训班中级量子化学培训班高级量子化学培训班量子化学波函数分析与Multiwfn程序培训班分子动力学与GROMACS培训班CP2K第一性原理计算培训班,内容介绍以及往届资料购买请点击相应链接查看。这些培训是计算化学从零快速入门以及进一步全面系统性提升研究水平的高速路!培训各种常见问题见《北京科音办的培训班FAQ》
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思想家公社的门口Blog:http://sobereva.com(发布大量原创计算化学相关博文)
Multiwfn主页:http://sobereva.com/multiwfn(十分强大、极为流行的量子化学波函数分析程序)
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发表于 Post on 2021-6-29 13:07:23 | 只看该作者 Only view this author
有些问题想请教下老师们,拜托老师们在百忙之中抽空解答下,谢谢!。
主要想用gaussian计算一个树脂上的功能单体(1)对(2)的吸附(计算作用模式和作用能)。
(1)A-COOH(带羧基的功能单体)
(2)B-NH2(带胺基的物质)
(1)和(2)形成氢键 ,我用gaussian计算了下分子间的氢键那种模式的结合能。
[优化结构]: #p b3lyp/6-31g(d) opt freq scrf(pcm,solvent=water)  em=gd3bj
[计算单点能]:#p b3lyp/6-311++g(d,p) scrf(pcm,solvent=water)  em=gd3bj

然后,我还想计算一下,当(1)失去1个H,和(2)质子化的一个结合情况。
(3)A-COO-   (1)失去1个H,带负1电
(4)B-NH3  (2)质子化,带正1电

我优化结构的时候charge分别选择是带负1电的(3),和带正1电的(4),然后把(3)中带负电的COO-部分和(4)带正电的NH3的部分靠近放一起优化(此时选择电荷为0,因为正好抵消),优化结构完成后,发现NH3上的一个H变到(3)上了,也就变成了(1)和(2)的那种H键结合模式。

想问的问题是:【1】质子化后的计算,我是想看看静电作用模式下和H键的区别,但是又变成了H键那种结合模式,是为什么呢?因为氢键的本质就是静电作用?但我又感觉这(1)(2)和(3)(4)两种模式有着区别,也看了论坛的H键的本质,还不太懂。
【2】还是我这么计算质子化后的思路就是错的?还是需要别的限定去计算?或者用高斯软件能计算这种质子化的分子吸附作用能吗?再次感谢!

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发表于 Post on 2021-6-29 14:52:15 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2021-6-28 22:50
1 是
2 原则上环境分子考虑得越多(越厚)结果越好,但太多算不动
参考此文的模型

谢谢老师

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发表于 Post on 2021-6-29 15:03:23 | 只看该作者 Only view this author
本帖最后由 hzfish 于 2021-6-29 17:10 编辑

分子A在气相中的结构和在晶体中结构差别比较大,想讨论这种差别的原因,根据根据社长《基于背景电荷计算分子在晶体环境中的吸收光谱》博文,从晶体中抠出完全包围A分子的团簇,进行如下计算:
1 使用gaussian中ONIOM方法优化结构;
2 使用ORCA中QM/MM方法优化结构;
3 使用杂化基组法优化结构,对A分子使用大基组,对A分子的环境分子使用小基组(固定分子骨架)。

以上3种方法是否都可以使用?,哪种方法结构更可靠?还有没有其它方法推荐?
谢谢!!

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发表于 Post on 2021-6-29 21:24:51 | 只看该作者 Only view this author
TTccc 发表于 2021-6-29 06:07
有些问题想请教下老师们,拜托老师们在百忙之中抽空解答下,谢谢!。
主要想用gaussian计算一个树脂上的功 ...

这说明COO- NH3+的能量太高,以至于不能稳定存在,质子会自发转移回去。这和氢键的本质是什么没有关系。既然是不能稳定存在的物种,你就没有办法去严格定义它的吸附作用能。有机课本上画机理的时候,经常会把质子从一个弱酸转移到一个弱碱上面去,哪怕这样在热力学上非常不利,比如用羧酸给酮羰基一个质子,这样造成一种不管什么质子化状态都可以存在的假象,但其实这是不正确的,像你现在把COOH的质子转移一个到NH2上,如果你做一个扫描,就会发现能量一直是上升的,直到质子完全转移过去,能量也不下降。如果你换一个更强的酸,比如一个磺酸,这个质子就可以过去了,得到稳定的SO3- NH3+复合物,你可以照常分析两者之间的相互作用。
原则上你可以把NH3+的N-H键长限定为N-H共价键的长度,强制不让质子回到COO-上面去,这样可以得到一个吸附作用能,但它也不是严格的,因为它是被限制键长的NH3+与COO-的作用能。
Zikuan Wang
山东大学光学高等研究中心 研究员
BDF(https://bdf-manual.readthedocs.io/zh_CN/latest/Introduction.html)、ORCA(https://orcaforum.kofo.mpg.de/index.php)开发团队成员
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ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4540-8734
主页:http://www.qitcs.qd.sdu.edu.cn/info/1133/1776.htm
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发表于 Post on 2021-6-29 21:28:03 | 只看该作者 Only view this author
hzfish 发表于 2021-6-29 08:03
分子A在气相中的结构和在晶体中结构差别比较大,想讨论这种差别的原因,根据根据社长《基于背景电荷计算分 ...

可靠性3>2>1,计算时间3>2≈1
Zikuan Wang
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2021-6-30 03:23:47 | 只看该作者 Only view this author
hzfish 发表于 2021-6-29 15:03
分子A在气相中的结构和在晶体中结构差别比较大,想讨论这种差别的原因,根据根据社长《基于背景电荷计算分 ...

能算得动的话肯定用3,又可靠又省事,不用折腾力场参数
1和2也完全可以用,结果好坏取决于力场和原子电荷
北京科音自然科学研究中心http://www.keinsci.com)致力于计算化学的发展和传播,长期开办极高质量的各种计算化学类培训:初级量子化学培训班中级量子化学培训班高级量子化学培训班量子化学波函数分析与Multiwfn程序培训班分子动力学与GROMACS培训班CP2K第一性原理计算培训班,内容介绍以及往届资料购买请点击相应链接查看。这些培训是计算化学从零快速入门以及进一步全面系统性提升研究水平的高速路!培训各种常见问题见《北京科音办的培训班FAQ》
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发表于 Post on 2021-6-30 09:27:04 | 只看该作者 Only view this author
wzkchem5 发表于 2021-6-29 21:24
这说明COO- NH3+的能量太高,以至于不能稳定存在,质子会自发转移回去。这和氢键的本质是什么没有关系。 ...

谢谢老师

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发表于 Post on 2021-6-30 10:40:58 | 只看该作者 Only view this author
wzkchem5 发表于 2021-6-29 21:28
可靠性3>2>1,计算时间3>2≈1

谢谢!

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发表于 Post on 2021-6-30 10:53:49 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2021-6-30 03:23
能算得动的话肯定用3,又可靠又省事,不用折腾力场参数
1和2也完全可以用,结果好坏取决于力场和原子电 ...

谢谢社长!
优化过程中固定环境分子骨架会不会被质疑合理性?


如上晶体结构图中,我们讨论下面红圈中分子是否对上面红圈分子产生影响,我通过NCI或IGM图,如果它们之间没有等值面,那么认为它们之间不相互影响,这么断定合理么?
或者通过IGM方法计算每个分子的原子和原子对对它们之间相互作用的贡献,如果数据都是零,则认为它们之间不相互影响,这么断定合理么?

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发表于 Post on 2021-6-30 14:32:17 | 只看该作者 Only view this author
hzfish 发表于 2021-6-30 03:53
谢谢社长!
优化过程中固定环境分子骨架会不会被质疑合理性?

只能谈论影响的多和少,不存在严格没有相互影响的情况。有没有等值面取决于你设的isovalue值,而如果算原子对的贡献,结果不会严格是0
Zikuan Wang
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2021-7-1 02:44:28 | 只看该作者 Only view this author
hzfish 发表于 2021-6-30 10:53
谢谢社长!
优化过程中固定环境分子骨架会不会被质疑合理性?

与当前分子直接挨着的环境分子不能固定,要不然会人为阻碍你研究的分子的结构自发弛豫,更往外的固定就行了。用ONIOM或QMMM的话环境分子不会只考虑相邻的一层,一般都至少考虑两层。

不可能没有任何影响,在这种间距程度下,哪怕范德华作用都不会衰减到可以忽略不计。而且IGM等值面是否出现也和等值面数值设置有关。若delta_g_inter都设得很小了还没等值面出现,只不过说明弱相互作用不那么显著而已,其程度至少不至于直接明显影响彼此的结构。
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