Еще раз о Z-Matrix

[shvalbe]

Коротко. Есть достаточно большая пирамида как модель для реакции на ее поверхности, построенная в Chem3D. Пирамида там же оптимизирована, но координаты в режиме Z-Матрицы (вложение), разумеется, неидеальны; если же начинаю исправлять их в molden, то такая правка рано или поздно ведет к разрушению связей (хотя на меньшей модели правка работала). Параметры просты: для C-C связи брал 1.54 А, для С-Н 1.11 А; угол везде 109.8 (все из адамантана) да и у двухгранного угла лишь четыре возможных значения, так что ошибиться мог едва ли, к тому же правил несколько раз, начиная с разных исходных точек. Но в определенный момент обрыв. Вопрос - как идеализировать матрицу, не сломав ее?
P.S. Водороды на поверхности стоят довольно произвольно, важен именно углеродный каркас.

[amge]

Параметры просты: для C-C связи брал 1.54 А, для С-Н 1.11 А; угол везде 109.8 (все из адамантана) да и у двухгранного угла лишь четыре возможных значения, так что ошибиться мог едва ли, к тому же правил несколько раз, начиная с разных исходных точек. Но в определенный момент обрыв. Вопрос - как идеализировать матрицу, не сломав ее?

Очевидно, причина в том, что брали не в точности тетраэдрический угол 109.47122063449. В z-матрице следующий атом обычно задается через предыдущий, поэтому ошибка быстро накапливается. Во вложении - идеализированная матрица (диэдральные углы округлялись по формуле sprintf('%.0f', dih/60)*60, некоторые водороды округлились неточно).

А вообще, переходите на декартовы координата - проблем будет меньше.

[shvalbe]

Вот спасибо! С декартовых как раз-таки уходил - Chem3D работает с ними... но далее планируется замораживание слоев, а мы это делаем в molden через Z-Mat-Editor. Да и без замораживания в нем же можно обозначить длины связей и углы как првязанные к первому значению и сильно съэкономить на QM-расчетах - во всяком случае, я так это понимаю. А как Вы редактировали матрицу, не вручную же? Если что - пишите в личные сообщения, хотелось бы знать - наверняка пригодится в будущем.
P.S. А можно чем-то визуализировать данный файл под Виндоус? До этого делал только в molden в универе, там раньше понедельника не буду - а хотелось бы сейчас глянуть...

[sanya1024]

Если Вы жестко привязаны к программам (Molden, Z-Mat-Editor), то помочь Вам нельзя. Но замораживать внутренние координаты в Гауссиане элементарно, даже задав молекулу в декартовых координатах. Просто повнимательнее читайте мануал.
Z-матрицы -- это не панацея. Все нормальные программы (в т.ч. и Гауссиан) умеют оптимизировать геометрию во внутренних координатах и зачастую переходят к ним, не сообщая об этом пользователю.
Оптимизация в Z-матрице -- далеко не оптимальная вещь. Программы используют т.н. делокализованные координаты, что обычно намного эффективнее примитивных, руками заданных Z-матриц.
Делается так: задается геометрия в декартовых координатах, а потом вводятся ограничения уже в виде замороженных связей и углов. Как именно -- см. мануал (или если есть GaussView, то с его помощью). Есть еще ChemCraft, к-рый умеет работать с Гауссиановскими файлами. Скачиваете себе бесплатную Lite-версию и работаете. Если, конечно, Ваша руководительница позволит Вам работать с чем-то кроме Молдена...

Поймите меня правильно: мы всегда поощряем наших студентов осваивать новые методы и новые программы. Кто лучше и активнее работает в этом направлении, имеет больше шансов попасть в аспирантуру. Поэтому мне непонятна позиция "я бедный студент и делаю что мне прикажут". Дерзайте

[EvgeniX]

С такой позицией можно ответить только то, что мешать научному руководителю студента неэтично. Пусть со своим руководством разбирается со своими задачами.

[Гесс]

Поймите меня правильно: мы всегда поощряем наших студентов осваивать новые методы и новые программы. Кто лучше и активнее работает в этом направлении, имеет больше шансов попасть в аспирантуру. Поэтому мне непонятна позиция "я бедный студент и делаю что мне прикажут". Дерзайте

А мне понятна. Руководитель дает задачу и зачастую заранее знает (или предполагает) как будет выглядеть результат. Студенческие и новоаспирантовсие тыкания приводят к бесполезной и бессмысленной ерунде, которая тратит силы время, (в том числе и машинное) и главное убивает веру в способность чтото самому нормальное сделать или предложить. У меня пока не было ни одного успешного тыка, и пока мое самомнение не зарастет я занял именно позицию "делай что должен и будь что будет".

[sanya1024]

С такой позицией можно ответить только то, что мешать научному руководителю студента неэтично. Пусть со своим руководством разбирается со своими задачами.

Тут согласна. Но если студент ищет помощи на форуме, то значит, научный руководитель чего-то ему недодает. Как взаимодействовать с таким руководителем -- ну, это уже дело студента. И если советы коллективного разума идут вразрез с требованиями шефа -- либо искать компромисс, либо делать выбор.

[sanya1024]

Мы определенно скатились в оффтоп. Думаю, что модераторы уберут это обсуждение в отдельную тему "как учить студентов"

Поймите меня правильно: мы всегда поощряем наших студентов осваивать новые методы и новые программы. Кто лучше и активнее работает в этом направлении, имеет больше шансов попасть в аспирантуру. Поэтому мне непонятна позиция "я бедный студент и делаю что мне прикажут". Дерзайте

А мне понятна. Руководитель дает задачу и зачастую заранее знает (или предполагает) как будет выглядеть результат. Студенческие и новоаспирантовсие тыкания приводят к бесполезной и бессмысленной ерунде, которая тратит силы время, (в том числе и машинное) и главное убивает веру в способность чтото самому нормальное сделать или предложить. У меня пока не было ни одного успешного тыка, и пока мое самомнение не зарастет я занял именно позицию "делай что должен и будь что будет".

Я знакома с коллективом, где работа поставлена так. Приходит студент, ему говорят: вот Гауссиан, вот скрипты, корми собак жми на кнопку и ничего не трогай. Но для этого методика должна быть отработана и скрипты отлажены, чтобы достаточно было только нажать на кнопку. Тогда будут получаться стабильные (хотя, возможно, не самые интересные) результаты. Правда, методика, отлаженная на одних объектах (органические красители, например), может не сработать на радикально других (наноалмаз).

Но мне кажется, что если дать студенту относительную свободу (в рамках задачи, не ограничивая методами), он свежим взглядом может найти более эффективное решение (например, спросив на форуме). Руководитель, 30 лет имеющий дело исключительно с Гауссианом и Z-матрицами, может просто не знать о возможностях других программ или хотя бы о возможности задавать декартовы координаты, а оптимизировать в делокализованных. Просто потому, что 30 лет назад этой возможности еще не было (статья про DLC 1996 года), а почитать мануал свежей версии некогда.

Тыкания никогда не бывают бесполезными. Отрицательный опыт -- тоже опыт. А если "жать на кнопку и ничего не трогать", то опыт не приобретается.

Одно из отрицательных последствий такого ограничительного подхода мы наблюдаем на примере топикстартера. Вместо того, чтобы подумать, он обращается на форум за готовыми решениями: откройте мне файл, напишите мне скрипт, и т.д.

Понимаю, что своими словами я провоцирую конфликт студента с руководителем. Но нужен ли такой руководитель?

[shvalbe]

Одно из отрицательных последствий такого ограничительного подхода мы наблюдаем на примере топикстартера. Вместо того, чтобы подумать, он обращается на форум за готовыми решениями: откройте мне файл, напишите мне скрипт, и т.д.

Понимаю, что своими словами я провоцирую конфликт студента с руководителем. Но нужен ли такой руководитель?

Не Вы ли мне написали в ЛС, что писать скрипт Вы не умеете? А мне, значит, достаточно подумать, чтобы его написать? Вы меня переоцениваете. Так что фразы типа "вместо того, чтобы подумать" терпеть не собираюсь. Своих студентов учите. Конкретно последнее задание я редактировал несколько дней, да и тут было минимум 18 просмотров, прежде чем мне помогли. Да, я рад готовым решениям, но в данном случае мне как минимум пришлось построить матрицу, чтобы было что править. И - еще раз - я сам правил ее несколько дней. Тут не маленькие дети, мотивировать меня - не Ваша задача, у меня свой руководитель для этого. Я достаточно давно на форуме (куда дольше, чем дата регистрации) чтобы не соваться сюда с вопросом, не попытавшись решить его самостоятельно - несмотря на это, вопросы могут быть довольно простыми. Или в правилах закреплен определенный уровень сложности? Тут я прошу помощи в довольно новой для меня и объективно трудной теме, и если что-то кажется недостойным Вашего высокого внимания - просто пройдите мимо. И напоследок - что Вы знаете о моем руководителе, чтобы делать вывод, нужен он вообще или нет?
P.S. Написанное полный оффтоп. Есть желание ответить - в ЛС.

[sanya1024]

Я все-таки разозлила Вас. Не надо, пожалуйста.
Если я не умею писать скрипты для ChemOffice, это не значит, что я не могу решить задачу альтернативным способом.

Самое главное, что я хочу Вам сказать -- не надо зацикливаться на Z-матрицах. Современные программы (в т.ч. Гауссиан) этого не требуют. А построить Ваш кластер в декартовых координатах можно и с помощью скрипта, и с помощью Екселя, и за 10 минут тыканья мышкой в ChemCraft-е. И Вы бы сами уже давно приступили к следующему этапу работы. Нужно только спокойствие

[EvgeniX]

Так что фразы типа "вместо того, чтобы подумать" терпеть не собираюсь. Своих студентов учите.

Всё-таки ваше руководство вас манерам не научило. Если вы хотите ерундой заниматься, занимайтесь сколько хотите. Но никакого интереса нет читать как вы к этой ерунде других пытаетесь привлекать и даже чего-то требуете. Вашу задачу давно можно было решить просто, но вам, видите-ли, так не нравится.

[Ferom]

Согласен, что

Оптимизация в Z-матрице -- далеко не оптимальная вещь.

По-видимому ТС не понимает, что та же причина, по которой у него не получалась идеальная пирамида и рвались связи, возникнет при оптимизации, и оптимизация прервется из-за превышения градиента. Или понимает?

П.С. Однако посмею не согласиться с тем, что

... т.н. делокализованные координаты, что обычно намного эффективнее примитивных, руками заданных Z-матриц.

[Гесс]

...та же причина, по которой у него не получалась идеальная пирамида и рвались связи, возникнет при оптимизации, и оптимизация прервется из-за превышения градиента...

Может я чего не понимаю, но мне думается что может и не прерваться. Amge в соседней теме вон чтото посчитал. Ну да, оно конечно невыгодное, но рассчет то не рухнул. Отогнуть водороды на плохие углы - это еще не убить рассчет. Еще раз вспомню in-adamantane.

[sanya1024]

Андрей, Вы меня взяли на слабО. Просто тыкая мышкой в ChemCraft-е, я построила вот этот симпатичный кластер (в аттаче). Его можно наращивать дальше, сколько нужно.

Мастер-класс:
Вам понадобится ChemCraft.

1. Открываем ChemCraft -- видим пустое окно. Идем Edit -> Add fragment (или жмем ctrl-F). Открываем в выпавшем окошке Molecules -> Rings -> Adamantane. Тыкаем мышкой в поле основного окна, маленькое окошко не закрываем.

2. В маленьком окошке закрываем Molecules, открываем -R -> CH3. Тыкаем по очереди в те водороды адамантана, к-рые торчат перпендикулярно 6-членным кольцам. Водороды превращаются в метилы, причем связи C-C уже правильной длины.

3. Закрываем маленькое окошко и изучаем полученную структуру. Умный ChemCraft выкрутил нам метилы так, чтобы водороды не налезали друг на друга. Но нам нужно как раз наоборот. Поэтому метилы нужно развернуть строго в транс/гош положение.

4. Для этого выделяем, например, атомы 2 (это водород от исходного адамантана), 1 (это углерод от исходного адамантана), присобаченный к этому углероду углерод метила и еще один водород метила. Внизу на панельке появилось нечто вроде d(2-1-34-35): и в окошке величина этого угла (в моем случае 149.700 град), а потом кнопки Set, Show, двусторонняя стрелка и односторонняя. Жмем на односторонюю (это важно!), в окошке меняем значение на 180 и жмем на Set. Ура. Сняли выделение (клик в поле правой кнопкой)

5. Теперь применяем п. 4 ко всем свежедобавленным метилам.

6. Мы видим, что теперь на каждой грани адамантана три водорода метилов смотрят друг на друга. Снова жмем ctrl-F, выбираем среди -R группу CH3 и тыкаем в один (это важно) из глядящих друг на друга водородов. Аналогично п. 4 ставим свежедобавленный метил в транс/гош положение.

7. Теперь мы видим, что углерод у нас на месте, а водороды налезли друг на друга. Но они нам и не нужны -- мы их выделяем и жмем кнопку Delete (на клаве). Удалили.

8. Теперь соединяем углероды (в принципе, ChemCraft сохраняет в виде *.xyz файла, т.е. все связности теряются, но сейчас нам будет легче ориентироваться, если связи будут прорисованы): выделяем пару углеродов и жмем ctrl-B.

9. И так далее до полного удовлетворения.

10. Сохраняем структуру File -> Save structure (или ctrl-S). Выбирайте XMOL format -- это классический *.xyz.

В ChemCraft работает Undo (ctrl-Z), причем на несколько шагов назад, так что если ошиблись, ничего страшного, легко откатиться.

Вот и все. И стоило стулья ломать?

[shvalbe]

Но никакого интереса нет читать как вы к этой ерунде других пытаетесь привлекать и даже чего-то требуете. Вашу задачу давно можно было решить просто, но вам, видите-ли, так не нравится.

Все-таки обсуждаем тут? Ладно. Все просто. Нет интереса читать - да не читайте, кто заставляет-то? "Требуете" - это где же я чего-то требовал? "Вашу задачу можно было решить просто" - от Вас никакого решения не исходило. "Ерунде" - Ваше сугубо личное мнение, которое больше смахивает на оскорбление. И туда же, меня манерам учить? Не вижу смысла продолжать эту переписку, да и задача решена, спасибо amge. Просто еще раз хочу уточить: да, возможно у меня странные формулировки, но пока я разберусь с другими вариантами, пройдет слишком много времени. Так что (при желании помочь) участникам гораздо проще дискутировать на моем уровне, чем мне выйти на их. Если нет возможности/желания предложить вариант решения при имеющихся у меня условиях - прошу не беспокоится. Думаю, это совсем нетрудно.

[EvgeniX]

Все-таки обсуждаем тут? Ладно. Все просто. Нет интереса читать - да не читайте, кто заставляет-то? "Требуете" - это где же я чего-то требовал? "Вашу задачу можно было решить просто" - от Вас никакого решения не исходило.

Поэтому и не исходило, потому что каждый раз специально мимо проходил. Но вы слишком наглеть стали, просить, чтобы за вас каждую мелочь сделали. И совсем не хотели учиться, последнее меня и задело.

[shvalbe]

Андрей, Вы меня взяли на слабО. Просто тыкая мышкой в ChemCraft-е, я построила вот этот симпатичный кластер (в аттаче). Его можно наращивать дальше, сколько нужно.

Что-то аттач у меня в Chem3D не открылся, хотя .xyz должен понимать... но с Вами мы тогда говорили именно о выводе мат. модели расширения кластера на основании небольшого образца, а тут Вы просто строите кластер (как делал и я), но в другой программе. Спасибо за подробное описание (что я обычно тут и ищу), но т.к. кластер у меня уже есть (и при желании он вполне расширяем), Ваш вроде как не нужен. Я думаю, эту тему пора закрывать... хотя вопросы у меня еще наверняка будут. Буду рад, если участники искренно захотят помочь с ними разобраться.

[shvalbe]

Все-таки обсуждаем тут? Ладно. Все просто. Нет интереса читать - да не читайте, кто заставляет-то? "Требуете" - это где же я чего-то требовал? "Вашу задачу можно было решить просто" - от Вас никакого решения не исходило.

Поэтому и не исходило, потому что каждый раз специально мимо проходил. Но вы слишком наглеть стали, просить, чтобы за вас каждую мелочь сделали. И совсем не хотели учиться, последнее меня и задело.

Да не Ваше это дело, товарищ, чтобы я хотел учиться. Будут все Вашего мнения - все пройдут мимо, никто мне не поможет. Что волноваться-то? Я и вправду ленив и не очень хорошо владею английским (что скрывать, хотя учу потихоньку), но понятие "мелочь" у нас разные и я все же не лезу сюда с первым попавшимся вопросом (кажется, уже третий раз об этом пишу). Так что продолжайте меня надменно игнорировать (может, я и вправду того заслуживаю? Ну хотя бы не ото всех).

[sanya1024]

Я думаю, легко вычислить xyz координаты углеродов в пределах одного слоя и в последующих слоях. Это можно, наверное, даже в Екселе сделать, и это гораздо легче, чем строить Z-матрицы. А еще можно вырезать кластеры произвольного размера из кристаллической решетки алмаза и затыкать водородами, как Вам уже советовали. Опять-таки на выходе получатся xyz координаты. Размножить элементарную ячейку алмаза тоже очень легко как с помощью программ-визуализаторов (типа бесплатной Mercury или чего-нибудь полегче), так и в том же Екселе.
Странно, что в Chem3D не открывается. Обычный *.xyz файл. Попробуйте чем-нибудь еще, например, jmol.

И ХВАТИТ РУГАТЬСЯ, ПОЖАЛУЙСТА, МАЛЬЧИКИ!

[Лечащий Врач]

Швальбе, так, как вам хотите, тут не помогут.

Вам бы помогло правильное научное руководство, но обратите внимание: все люди, работающие со студентами, уже в разных формах вам написали, что с вами в качестве студента работать бы не стали.

Черт возьми, вы все еще z-матрицы наноалмаза руками строите! В первый раз всерьез вы об этой задаче заговорили в АВГУСТЕ. Структура алмаза при этом известна около 100 лет, но воспользоваться кристаллографическими данными вы так и не смогли. А ведь половина ваших проблем в том, что вам не удается самому построить стартовый кластер...

О том, как именно вы пытаетесь проводить расчеты, вам все уже написали. Беда в том, что задача "правильно посчитвать ваши системы" подъемна для многих участников дискуссии, но ее решение тянет на отдельную статью (я бы лично, например, ради такой задачи разобрался бы с BigDFT). Никто просто не будет затрачивать такие усилия для написания постинга.

Впрочем, не то чтобы мировое научное сообщество сильно пострадает от того, что еще один наноалмаз будет неидеально посчитан - а в том, что как-нибудь вы его посчитаете рано или поздно, я уверен — ну, если, конечно, руководителю не совсем пофиг