VE vs TD opt structure

вопросы строения молекул и квантовой химии
Ответить
Аватара пользователя
surius
Сообщения: 1489
Зарегистрирован: Пт сен 21, 2007 11:20 am

VE vs TD opt structure

Сообщение surius » Чт июн 21, 2012 1:55 pm

Господа, в очередной раз хочу попросить вашей помощи.
Суть проблемы такова: есть "сложный" альдегид, который я прогоняю через TD DFT с учетом неравновесной сольвотации в PCM модели. 
есть линейка: вакуум---> гексан (как представитель неполярного, апротонного, собственно есть и другие неполярные апротонные, но как пример возьмем гексан)---> спирт.
В первых двух случаях все нормально - расчет адекватно передает наблюдаемое (положение максимумов практически идеальное, сила осциляторов маленькая, 
порядка 0.2, но это норамльно, там вся группа соединений такая). Как только дело доходит до метанола/этанола все летит к черту. Силы переходов падают 
до 0.1 и ниже, но с этим бы я мог примериться. Проблема в том, что энергия VE структуры оказывается ниже (стабильнее) чем энергия релаксированной структуры в S1. :dontknow:
"Bite my shiny metal ass"
Bender

Аватара пользователя
sanya1024
Сообщения: 1672
Зарегистрирован: Чт янв 20, 2011 3:24 pm

Re: VE vs TD opt structure

Сообщение sanya1024 » Чт июн 21, 2012 5:48 pm

Не очень понятно: энергия вертикально-возбужденной структуры в PCM оказалась ниже, чем энергия релаксированной (в газ. фазе) возбужденной или релаксированной (в газ. фазе или в PCM) основной?
Какая вертикальная энергия возбуждения?

Вообще-то альдегид + водородно-связывающий растворитель лучше смотреть не в PCM, а посадить на все потенциально водородно-связывающие сайты по 1 молекуле спирта. И уже такую штуку окунуть в PCM.
Вот и вся моя работа. Стеречь ребят над пропастью во ржи. (Дж. Д. Сэлинджер)

Аватара пользователя
surius
Сообщения: 1489
Зарегистрирован: Пт сен 21, 2007 11:20 am

Re: VE vs TD opt structure

Сообщение surius » Чт июн 21, 2012 6:35 pm

sanya1024 писал(а):Не очень понятно: энергия вертикально-возбужденной структуры в PCM оказалась ниже, чем энергия релаксированной (в газ. фазе) возбужденной или релаксированной (в газ. фазе или в PCM) основной?
Какая вертикальная энергия возбуждения?
не совсем так.
энергия вертикально возбужденной структуры в PCM оказалась ниже чем энергия релаксированной структуры в PCM. 
В то же время в газовой фазе все нормально - вертикально возбужденная обладает более высокой энергией, релаксированная, как и должна  более низкой.

Что касается энергии вертикального возбуждения то это порядка 3eV
"Bite my shiny metal ass"
Bender

Аватара пользователя
sanya1024
Сообщения: 1672
Зарегистрирован: Чт янв 20, 2011 3:24 pm

Re: VE vs TD opt structure

Сообщение sanya1024 » Чт июн 21, 2012 7:12 pm

энергия вертикально возбужденной структуры в PCM оказалась ниже чем энергия релаксированной структуры в PCM
А релаксировали какое состояние, основное или возбужденное? Возбужденное, если я правильно понимаю? и релаксировали тоже в PCM или все-таки в вакууме? если в вакууме, то надо переоптимизировать в PCM.
3 эВ -- это нормально, DFT-шными артефактами не пахнет -- и хорошо. Видимо, запахло PCM-овскими странностями... тоже бывает.
Вот и вся моя работа. Стеречь ребят над пропастью во ржи. (Дж. Д. Сэлинджер)

Аватара пользователя
surius
Сообщения: 1489
Зарегистрирован: Пт сен 21, 2007 11:20 am

Re: VE vs TD opt structure

Сообщение surius » Чт июн 21, 2012 7:40 pm

sanya1024 писал(а):А релаксировали какое состояние, основное или возбужденное? Возбужденное, если я правильно понимаю? и релаксировали тоже в PCM или все-таки в вакууме? если в вакууме, то надо переоптимизировать в PCM.
3 эВ -- это нормально, DFT-шными артефактами не пахнет -- и хорошо. Видимо, запахло PCM-овскими странностями... тоже бывает.
да-да, все верно: релаксировал возбужденное сотояние, и релаксировал тоже в PCM. И по всей видимости вы правы, это не глюк TD, 
весьма верояно это проблема PCM, но вот как ее объехать ума не приложу. Также как и вы начал гряшить на идейные проблемы - полярный, 
протогенный растворитель + моя структурка с альдегидом и ПСМ - плохо. А по сему для очистки совести прогнал систему через все теже стадии 
только в ацетонитриле. (полярный, но апротонный и эпсилоны у них близкие) И на выходе опять получил проблемы - опять энергия вертикально
возбужденной структуры в PCM оказалась ниже чем энергия релаксированной структуры в PCM.
"Bite my shiny metal ass"
Bender

Аватара пользователя
sanya1024
Сообщения: 1672
Зарегистрирован: Чт янв 20, 2011 3:24 pm

Re: VE vs TD opt structure

Сообщение sanya1024 » Чт июн 21, 2012 10:57 pm

А если там больше одного минимума на ППЭ возб. состояния? структуры релаксированного S1 и релаксированного S0 (из к-рого возбуждали вертикально) сильно отличаются? И еще: это действительно одно и то же (по задействованным в переходе орбиталям) состояние?
Вот и вся моя работа. Стеречь ребят над пропастью во ржи. (Дж. Д. Сэлинджер)

Аватара пользователя
surius
Сообщения: 1489
Зарегистрирован: Пт сен 21, 2007 11:20 am

Re: VE vs TD opt structure

Сообщение surius » Пт июн 22, 2012 2:20 am

в том-то и цинизм ситуации, что структуры S0 и S1 должны быть примерно одинаковыми (такая картина на других соединениях линейки) 
и такая одинаковость хорошо согласуется с экпериментом - и они примерно одинаковые. Кроме того, для VE и для релаксированной структуры 
задействованы одни и теже орбитали отвечающие переходу  HOMO--->LUMO
"Bite my shiny metal ass"
Bender

Аватара пользователя
sanya1024
Сообщения: 1672
Зарегистрирован: Чт янв 20, 2011 3:24 pm

Re: VE vs TD opt structure

Сообщение sanya1024 » Пт июн 22, 2012 2:38 am

Попробуйте стартануть оптимизацию геометрии S1 с точки, соответствующей вертикальному переходу, и посмотрите, что в ходе оптимизации делается с энергией, геометрией, орбитальным составом перехода и т.п. Может, просто релаксированное S1 -- недорелаксированное? Если все в порядке, будем разбираться с PCM.
Вот и вся моя работа. Стеречь ребят над пропастью во ржи. (Дж. Д. Сэлинджер)

Аватара пользователя
surius
Сообщения: 1489
Зарегистрирован: Пт сен 21, 2007 11:20 am

Re: VE vs TD opt structure

Сообщение surius » Пт июн 22, 2012 3:14 am

sanya1024 писал(а):Может, просто релаксированное S1 -- недорелаксированное?
я его погоняю еще, но почему-то мне кажется что что результата эта не даст. Там зазор между pi-pi vert и pi-pi min пордка 0.2 eV, что достаточно много. 
Не знаю, поглядим....
"Bite my shiny metal ass"
Bender

Аватара пользователя
surius
Сообщения: 1489
Зарегистрирован: Пт сен 21, 2007 11:20 am

Re: VE vs TD opt structure

Сообщение surius » Пн июн 25, 2012 12:26 pm

Ну что я могу сказать, погонял я свою структурку в хвост и в гриву. Даже переоптимизнул ее с более строгими критериями сходимости (opt=tight). как ни странно 
все сошлось, и геометрия почти такая же (что-то конечно подвинулось, но самую малость). Так что можно утверждать что релаксированное- есть релаксированное.
Проблемма решиласть когда и алгоритма убрал неравновесную сольватацию. Максимум поглощения сдвинулся нанов на 10-15, но качественно картину не изменил. 
Так что пока что мне видиться проблемма была некорктной работе механизма неравновесной сольвации. Что немного странно, на дугих соединениях он работал. 
Спортивного интереса ради решил прогнать молекулу в polarizable conductor модели. вроде авторы пишут, что она наиболее успешно 
работает именно с высокополярными средами. Поглядим...
"Bite my shiny metal ass"
Bender

Аватара пользователя
sanya1024
Сообщения: 1672
Зарегистрирован: Чт янв 20, 2011 3:24 pm

Re: VE vs TD opt structure

Сообщение sanya1024 » Пн июн 25, 2012 1:42 pm

А напомните еще раз, какая была PCM модель изначально? И считали, если я правильно помню, Гауссианом? там очень важно смотреть, какие дефолты -- они меняются от версии к версии.
Для оптимизации геометрии нужна равновесная сольватация, особенно в полярном растворителе. Я не уверена, что Г. автоматически ее включает -- нужно следить.
Вот и вся моя работа. Стеречь ребят над пропастью во ржи. (Дж. Д. Сэлинджер)

Аватара пользователя
surius
Сообщения: 1489
Зарегистрирован: Пт сен 21, 2007 11:20 am

Re: VE vs TD opt structure

Сообщение surius » Пн июн 25, 2012 2:04 pm

sanya1024 писал(а):А напомните еще раз, какая была PCM модель изначально? И считали, если я правильно помню, Гауссианом? там очень важно смотреть, какие дефолты -- они меняются от версии к версии.
Собственно вы правы, Gauss Inc регулярно меняют дефолты (наверное чтоб не расслаблялись и без того ленивые пользователи), конекретно в G09 дефолтная модель IEF

Код: Выделить всё

 ------------------------------------------------------------------------------   
 Polarizable Continuum Model (PCM)                                                
 =================================                                                
 Model                : PCM.                                                      
 Atomic radii         : UFF (Universal Force Field).                              
 Polarization charges : Total charges.                                            
 Charge compensation  : None.                                                     
 Solution method      : Matrix inversion.                                         
 Cavity type          : Scaled VdW (van der Waals Surface) (Alpha=1.100).         
 Cavity algorithm     : GePol (No added spheres)                                  
                        Default sphere list used, NSphG=   27.                    
                        Lebedev-Laikov grids with approx.  5.0 points / Ang**2.   
                        Smoothing algorithm: Karplus/York (Gamma=1.0000).         
                        Polarization charges: spherical gaussians, with           
                                              point-specific exponents (IZeta= 3).
                        Self-potential: point-specific (ISelfS= 7).               
                        Self-field    : sphere-specific E.n sum rule (ISelfD= 2). 
 1st derivatives      : Analytical E(r).r(x)/FMM algorithm (CHGder, D1EAlg=3).    
                        Cavity 1st derivative terms included.                     
 Solvent              : Ethanol, Eps=  24.852000 Eps(inf)=   1.852593             
 ------------------------------------------------------------------------------   
sanya1024 писал(а):Для оптимизации геометрии нужна равновесная сольватация, особенно в полярном растворителе. Я не уверена, что G. автоматически ее включает - нужно следить.
А вот это интересно, я почему-то был 100% уверен что G все же использует для оптимизации равновесную модель, еcли нет это будет нонсенс (читать конченый идиотизм)

UPD:
Посмотрел, нет все нормально. Там при оптимизации возбужденного используется равновесная модель. 

UPD2:
И да еще одна интересная штука, как только выключил неравновесную сольватацию в процессе вертекального перехода оказалось теперь вовлеченными орбитали 
соответствующие переходу HOMO--->LUMO и HOMO--->LUMO+1. 
"Bite my shiny metal ass"
Bender

Аватара пользователя
sanya1024
Сообщения: 1672
Зарегистрирован: Чт янв 20, 2011 3:24 pm

Re: VE vs TD opt structure

Сообщение sanya1024 » Вт июн 26, 2012 3:06 am

А какие орбитали были в газовой фазе и какие -- при равновесной сольватации? и еще: какой дип. момент молекулы в основном состоянии и в возбужденном? Хорошо бы, конечно, и на сами выдачи взглянуть...
Вот и вся моя работа. Стеречь ребят над пропастью во ржи. (Дж. Д. Сэлинджер)

Аватара пользователя
surius
Сообщения: 1489
Зарегистрирован: Пт сен 21, 2007 11:20 am

Re: VE vs TD opt structure

Сообщение surius » Вт июн 26, 2012 4:07 am

sanya1024 писал(а):А какие орбитали были в газовой фазе и какие -- при равновесной сольватации? и еще: какой дип. момент молекулы в основном состоянии и в возбужденном? Хорошо бы, конечно, и на сами выдачи взглянуть...
в газовой фазе были задействованы орбитали отвечающие только HOMO--->LUMO, тогда как при равновесной HOMO--->LUMO, LUMO+1
дипольные моменты:
Gas: (S0/S1) - 5.3930/12.2509
PCM Eth. (S0/S1) 6.9043/6.2716

и такая разница, обоснована тем, что в газовой фазе (непорных растворителях) геометрия релаксированного в S1 сильно меняется (ожидаемо), а в полярных 
практически не меняется (тоже ожидаемо).
"Bite my shiny metal ass"
Bender

Аватара пользователя
sanya1024
Сообщения: 1672
Зарегистрирован: Чт янв 20, 2011 3:24 pm

Re: VE vs TD opt structure

Сообщение sanya1024 » Вт июн 26, 2012 6:27 am

А на сколько различается энергия S1 релаксированного в полярном PCM и вертикального?
Вот и вся моя работа. Стеречь ребят над пропастью во ржи. (Дж. Д. Сэлинджер)

Аватара пользователя
surius
Сообщения: 1489
Зарегистрирован: Пт сен 21, 2007 11:20 am

Re: VE vs TD opt structure

Сообщение surius » Вт июн 26, 2012 1:41 pm

sanya1024 писал(а):А на сколько различается энергия S1 релаксированного в полярном PCM и вертикального?
примерно на 0.1-0.15 eV
"Bite my shiny metal ass"
Bender

Аватара пользователя
sanya1024
Сообщения: 1672
Зарегистрирован: Чт янв 20, 2011 3:24 pm

Re: VE vs TD opt structure

Сообщение sanya1024 » Ср июн 27, 2012 12:24 am

Посоветовалась с умным человеком: как и предполагалось, похоже, дело в сочетании "быстрой" электронной и "медленной" ядерной релаксации растворителя в ответ на изменение эл. плотности молекулы при возбуждении. В неравновесном варианте работает только быстрая релаксация, в равновесном -- включается еще и медленная. Понятно, что в PCM-ном растворителе нет ни ядер, ни электронов, но отклик его состоит из "быстрого" и "медленного" вкладов, к-рым приписывается соответствующий смысл.
Цифры 6.9043/6.2716 относятся к какому PCM расчету: равновесному или нет? И это дип. момент самой молекулы или молекулы вместе с окружающей ее полостью? Гамесс умеет показывать и то, и другое (SYSTEM ELECTROSTATIC MOMENTS и то же самое INCLUDING PCM SURFACE CHARGES) -- можно сравнить отклик окружения, а что показывает Гауссиан -- не знаю. Направление диполя не меняется при сольватации и при возбуждении?
В S0 сольватированная молекула имеет бОльший дип. момент, чем несольватированная (основное состояние полярнее, чем S1), а в S1 дип. момент уменьшается по сравнению с S0, при этом он существенно меньше, чем в несольватированном S1 (отрицательная сольватохромия?). Получается, что сольватация полярным растворителем дестабилизирует возбужденное состояние по сравнению с газовой фазой/неполярным растворителем, а равновесная сольватация -- дестабилизирует еще сильнее. Все равно в голове не укладывается... может, в личке выдачи покажете?
Вот и вся моя работа. Стеречь ребят над пропастью во ржи. (Дж. Д. Сэлинджер)

Аватара пользователя
sanya1024
Сообщения: 1672
Зарегистрирован: Чт янв 20, 2011 3:24 pm

Re: VE vs TD opt structure

Сообщение sanya1024 » Чт июн 28, 2012 2:28 pm

Кстати, SMD PCM не пробовали? вроде она получше обычных будет, в частности для полярных сред. В последних билдах Г09 она есть.
Вот и вся моя работа. Стеречь ребят над пропастью во ржи. (Дж. Д. Сэлинджер)

Аватара пользователя
surius
Сообщения: 1489
Зарегистрирован: Пт сен 21, 2007 11:20 am

Re: VE vs TD opt structure

Сообщение surius » Чт июн 28, 2012 2:32 pm

sanya1024 писал(а):Кстати, SMD PCM не пробовали? вроде она получше обычных будет, в частности для полярных сред. В последних билдах Г09 она есть.
ага, вы правы в 09 точно есть. И нет не пробовал, но тот факт что IEFPCM и C-PCM дают очень близкие результаты слегка обнадеживает. 
Притом что для авторы CPCM тоже высказываются о "лучшести" именно в полярных средах
"Bite my shiny metal ass"
Bender

Аватара пользователя
sanya1024
Сообщения: 1672
Зарегистрирован: Чт янв 20, 2011 3:24 pm

Re: VE vs TD opt structure

Сообщение sanya1024 » Чт июн 28, 2012 3:32 pm

IEF и CPCM действительно дают близкие результаты. А SMD будет отличаться -- я на своих объектах проверяла. И именно SMD-шные мне понравились больше -- показались более осмысленными.
Вот и вся моя работа. Стеречь ребят над пропастью во ржи. (Дж. Д. Сэлинджер)

Ответить

Вернуться в «квантовая химия и моделирование»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 86 гостей