Расчет волновой функции

[AlexanderX]

Здравствуйте! Мне необходимо рассчитать волновую функцию электрона для системы атомов углерода с заданными координатами. Я никогда ранее не имел дел с ПО Gaussian. Подскажите, можно ли это сделать средствами ПО Gaussian, если возможно, то как это сделать или хотя бы что для этого читать. Заранее спасибо.

[Darth Vasya]

Мне необходимо рассчитать волновую функцию электрона для системы атомов углерода с заданными координатами. ... или хотя бы что для этого читать.

Ну, для начала стоит почитать учебник, чтобы формулировать вопросы корректно

Ну а если не вдаваться в столь тонкие материи, то надо проделать расчёт с сохранением контрольной точки (%Chk=имя.файла), затем этот файл обработать утилитой formchk, затем - cubegen и открыть полученный .cube-файл в вашей любимой программе для визуализации (либо - сразу после formchk в ChemCraft, GaussView или что там ещё умеет читать гауссиановские .fch). Вся необходимая информация есть в гауссиановской справке.

[AlexanderX]

Спасибо за ответ! А нет ли где-нибудь примера такого расчета? Пусть и для другой системы. Просто, нахождение волновой функции. Дело в том, что у меня нет самого входного файла, описывающего систему, но я планирую сгенерировать его программно (на C).

[Raiden]

Если есть гауссиан, то должны быть и примеры в папке с программой.
Если вдруг вам попалась версия без примеров, то пишите так:

%Chk=<название молекулы>.chk
#HF/6-31G

<строчка описания молекулы>

<заряд>, <мультиплетность>
<декартова или Z-матрица структуры>



Потом берете файл <название молекулы>.chk из директории Stretch и далее как описал Darth Vasya.

[AlexanderX]

Я попробовал проделать это для H20. Молекула описана в справке Gaussian. Мне удалось заставить Gaussian сделать то, что вы посоветовали. Заставить, т.к. пришлось его переустанавливать, поскольку он криво работает с путями, содержащими пробелы (я попробовал, редактировать его конфигурационные файлы и регедит, но были баги).

Теперь к главной проблеме. Я получил в GaussView (gview) картинку с т.н. молекулой воды. Красный и 2 серых шарика. Если можно, скажите, как из этого получить волновую функцию электрона (вероятно, впрочем, что я говорю о плотности электронного газа и заряде атомов в этой молекуле, но в задании "волновая функция").

[VTur]

Если можно, скажите, как из этого получить волновую функцию электрона (вероятно, впрочем, что я говорю о плотности электронного газа и заряде атомов в этой молекуле, но в задании "волновая функция").

Что Вы имеете в виду? Набор коэффициентов перед орбиталями и экспоненты? Тогда или output=wfn 6d 10f, или GFINPUT IOP(6/7=3) 6d 10f.

[AlexanderX]

Мы считаем, что заряды электронов не распределены равномерно вблизи их атомов, а с определенной вероятностью находятся во всем пространстве (из квантовой механики). Так вот я бы хотел (в идеале), если это возможно получить картинку, где цветом или как-то еще обозначена вероятность электрона находится в этой точке. Исходя из этих соображений, вероятно, Gaussian приписывает атомам дробные заряды. Т.е. O, насколько я помню, имеет частично отрицательный заряд, H немного положительный. Поэтому и происходит ван-дер-ваальсово взаимодействие молекул воды.

[VTur]

Гауссиан ни какие заряды атомам не приписывает, они распределяются согласно выбранной Вами схемы. Какую схему возьмёте, такие и будут заряды.
Вероятность нахождения электрона в точке даёт ELF

и использование ELF.pdf

. Изобразить это распределение можно с ToPMod
ToPMoD: http://www.lct.jussieu.fr/pagesperso/si ... glish.html
или
Vis5D http://www.ssec.wisc.edu/~billh/vis5d.html

[AlexanderX]

Благодарю за ответ. Но это же в основном UNIX ПО. Я смогу, вероятно, поставить VIS5D на Windows с X-Server'ом. Но позволяет ли Vis5D работу непосредственно с WFN. Дело в том, что он просит файл v5d, а TopMod позволяет как я понял конвертировать из wfn в sbf и оттуда уже в v5d (как я понял из описания ToPMOD). Более того ToPMod даже на LINUX требует компилятор Fortran. И уж ToPMod не пойдет с Windows. Правильно ли я понимаю всю последовательность действий? Gaussian -> WFN -> TOPMOD -> SBF -> V5D -> VIS5D -> Визуализация. Или есть более простой способ? В идеале под Windows.

[VTur]

Благодарю за ответ. Но это же в основном UNIX ПО. Я смогу, вероятно, поставить VIS5D на Windows с X-Server'ом. Но позволяет ли Vis5D работу непосредственно с WFN. Дело в том, что он просит файл v5d, а TopMod позволяет как я понял конвертировать из wfn в sbf и оттуда уже в v5d (как я понял из описания ToPMOD). Более того ToPMod даже на LINUX требует компилятор Fortran. И уж ToPMod не пойдет с Windows. Правильно ли я понимаю всю последовательность действий? Gaussian -> WFN -> TOPMOD -> SBF -> V5D -> VIS5D -> Визуализация. Или есть более простой способ? В идеале под Windows.

Не знаю, я работаю с Бейдеровскими программами. Мне синаптические бассейны не интересны, меня интересует сама электронная плотность (её распределение).
Но в wfn файле содержится вся информация о волновой функции.

[VTur]

Пару лет назад я выкачал весь сайт Andreas Savin. Он тоже немало сделал в ELF. Могу скинуть по FTP - он весит 64 метра.
Кстати, это будет одним из ответов Himere по поводу данных. У меня есть выкачанные сайты со статьями, если предоставите FTP и это укладывается в идеологию форума могу попытаться закачать.

[Himera]

Каких данных?

[VTur]

В данном случае - статьи.

[AlexanderX]

Похоже в Гауссиан есть возможность в GaussView сделать поверхность равной электронной плотности. Т.е. так называемая, Total Density. Здесь для формальдегида. Т.е. как и должно быть наблюдается отрицательная поляризация у кислорода.

Мне этого, скорее всего, будет достаточно. Если я правильно понял, это позволяет нам судить об ELF.

[VTur]

Из изоэлектронной поверхности следует только форма молекулы. Это полезно при химических взаимодействиях, слабых связях и т.д. К ELF это отношения не имеет. Там берется дисперсия распределения электронной плотности в определенных бассейнах. А распределение электронной плотности удобнее смотреть в MolDen'е. Электронная плотность.

Ethane.ps

Лапласиан электронной плотности

Ethane_laplac_2.ps

,

Ethane_laplaciane.ps

Градиент электронной плотности

Ethane_gradient.ps

, хорошо видны границы атомов в молекуле и связевые пути.

[AlexanderX]

Спасибо за рекомендации. Я довольно долго не писал, поскольку оказалось, что было не совсем понятно, что мне требуется все-таки найти. С другой стороны, я выяснил, наконец, что мне нужен энергетический спектр этой молекулы или плотность состояний (причем желательно локализовать их пространственно) density of states (DOS). Дело в том, что сама эта волновая функция для электрона не имеет, на самом деле, практически важного в моем случае значения. Как я прочитал на сайте Gaussian'a DOS он считать не умеет и, в лучшем случае, я могу получить только gap (величину запрещенной зоны).

Question: Can Gaussian perform density of states or band structure calculations?

Answer:
At the moment there is no automated DOS or band structure output, just the basic eigenvalues at each k-point output. However, G03 revision B.04 and earlier will print out the highest four occupied eigenvalues and lowest four unoccupied eigenvalues at each k- point as part of the debug output if you include the keyword IOp(5/33=3) in the job's route section.

Starting with revision B.05, even more information is available:

•When using #P, the k-point and values of the highest occupied and lowest virtual energies are printed at the end of the SCF, along with the largest and smallest direct band gap and the indirect band gap.

•If you include IOp(5/103=N) in the route section , then the energies of the N highest occupieds and N lowest virtuals at each k-point will be printed. If N≤5, these items appear on one line per k-point; if N>5, then the occupied and virtual energies are printed on separate lines.

[VTur]

Просто, мысли вслух. Орбитальные энергии физического смысла не имеют и наблюдаемыми не являются. Энергетический спектр получают из возбужденных состояний, каждое состояние отдельный расчёт.

[Darth Vasya]

Как я прочитал на сайте Gaussian'a DOS он считать не умеет и, в лучшем случае, я могу получить только gap (величину запрещенной зоны).

Не совсем так, просто для конечных систем плотность состояний представляет собой сумму дельта-функций delta(E-Ei), где Ei - энергетические уровни. Обычно при рисовании картинок дельта-функции заменяют гауссианами, т.к. реальная картина всё равно всегда уширена.

Фактически, Gau$$ian не может "не уметь" считать плотность состояний, потому как просто по определению полная энергия является интегралом от n(E)*E*dE.

[SergeyICP]

Коллеги подскажите пожалуйста какая мультиплетность у молекулы содержащей N3 группы (N=N=N-)?

[sanya1024]

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0% ... 8%D0%B5%29
Похоже, замкнутая оболочка, неспаренных электронов нет. И группа в целом не заряжена.