Вопрос новичка по Авогадро и Гауссиану

[ZickDRD]

Здравствуйте!
Скажу сразу - я не занимался никогда молекулярным моделированием и термодинамикой, я материаловед. Но тем не менее, мой научник, под давлением "моды", требует от меня расчеты свободных энергий Гиббса для изомеров фуллеренов.
Мои вопросы изложены в хронологии, что я уже сделал/понял как делать:
1. построил в Авогадро молекулы изомеров.
2. оптимизировал (Как лучше оптимизировать геометрию фуллерена? MMFF?)
3. экспортирую в файл расчета Frequenceues Гауссиана. (Теория RHF? Какой базис брать? Пока что беру 6-31G)
4. считаю в Гауссиане двое суток(ускорить можно?).
5. в выходном файле ищу "Sum of electronic and thermal Free Energies" - энергия Гиббса в Хартри, я получаю 2258 хрт
6. перевожу к КДж/Моль, получаю сумасшедший бред вроде 6 миллионов Кдж...

Это при том, что мой предшественник считал уже изомеры таким же путем, у него получались числа в районе 2500-4000 КДж/Моль.
К сожалению, товарищ, который это считал, уехал в Америку и никаких связей с нами не поддерживает =( А мне для диплома надо, как говорится
"Спасите, помогите! Солнце скроется, муравейник закроется"

И еще вопрос, что за энергия молекулы считается в Авогадро? Просто у меня получается например для идеального бакибола 2840 КДж/Моль, что худо бедно соотносится с энергией, посчитанной моим предшественником 2573 КДж/Моль.

В общем вот так, не кидайте тапками, сами то мы не местные =)

Спасибо!

[Гесс]

Ох...
Пока коротко.
Авогадро скорее визуализатор. На вкус и цвет фломастеры безусловно разные, но я бы строил в ChemBioOffice.
http://www.nanotube.msu.edu/fullerene/f ... omers.html - отсюда можно брать готовые xyz геометрии фуллеренов.
Оптимизировать - в чем хватает ресурсов. Полуэмпирика, HF, DFT (чистые GGA или гибридные функционалы типа B3LYP).
С прицелом в термохимию в гауссиане можно использовать G-методы http://www.gaussian.com/g_tech/g_ur/k_g1.htm.
Для лучших энергий на оптимизированных геометриях можно делать синглпоинты дорогими метод/базисами.
У вас кстати есть лицензия гауссиана или вы из соображений "и так прокатит"?
6-31G - я бы сказал хотя бы 6-31G*, а то совсем скромно.
двое суток - это полное время расчета? Если нет - Покажите файл, хоть увидим сколько он успевает сделать.
Ускорить
1)RI аппроксимация, которая в Гауссиане называется density fitting
2)Смена программы - Природа либо еще чтото
3)Кумпютер побольше.
Это полная энергия гиббса. Вас же интересует относительная, относительно полной электронной энергии, она же HeatofFormation "/HF=" в Гауссиановском архивном блоке. Она включает в себя 4 слагаемых, из которых наибольшую роль обычно играет ZPE, которое в том же архивном блоке расчета частот дано один раз в хартрях, второй раз в ккал/моль (ранее есть в тексте аутпута).

Ну пока как то так. На дополнительные вопросы будут дополнительные ответы.

[ZickDRD]

Спасибо за ответ!
-Ссылка на изомеры фуллерена не совсем то - мы изучаем изомеры С60. Я наверное не точно выразился.
-Модели изомеров фуллерена у меня уже все есть в Авогадро.
-Сингл поийнт - это в Авогадро при экспорте в ГАуссиан надо указывать как я понял. Но там не будет Энергии Гаусса в расчете?
-Лицензия Гауссиана у меня кафедральная.
-6-31 - Делаю по аналогии с работой моего предшественника.
-Смена программы? На какую? Уменя просто Гауссиан ест 15000кб и все, больше не хочет.
-

Это полная энергия Гиббса

- это вы о чем? 2258 хрт?
-И вопрос, оставшийся без ответа, как мне кажется - что за энергию считает Авогадро?

[surius]

1. построил в Авогадро молекулы изомеров.
2. оптимизировал (Как лучше оптимизировать геометрию фуллерена? MMFF?)
3. экспортирую в файл расчета Frequenceues Гауссиана. (Теория RHF? Какой базис брать? Пока что беру 6-31G)

вопрос1: вы в чем оптимизировали?
вопрос2: я так понял что вы оптимизированную геометрию где-то там воткнули в гауссиан для расчета гессиана (только гессиана), так?

если ответы на 2 вопрос утвердительный, то я вам с легкостью отвечу на вопрос о том что за энергия в 6 млн(трлн,...) чего-бы то нибыло (KJ, kcal....) - это все просто так и вам гуглить в сторону Exploring Chemistry with Electronic Structure Methods

[Гесс]

Ну если задача состоит в том чтоб посчитать чегонибудь и побыстрому - то qm3 в Priroda.
Посчитать хорошо все равно вряд ли получится. Сранвение энергий изомеров близко граничит с напряженностью фуллеренов. Напряженностью фуллеренов занимались много кто начиная (или кончая?) с Шляейра. И там очень увлекательно прыгающие цифры зависимо от того кто на что смотрит и кто какие методы и подходы использует.

-

Это полная энергия Гиббса

- это вы о чем? 2258 хрт?

Для простоты я дам текст из конца аутпута орки, расчета частот
[cut]

------------
INNER ENERGY
------------

The inner energy is: U= E(el) + E(ZPE) + E(vib) + E(rot) + E(trans)
E(el) - is the total energy from the electronic structure calculation
= E(kin-el) + E(nuc-el) + E(el-el) + E(nuc-nuc)
E(ZPE) - the the zero temperature vibrational energy from the frequency calculation
E(vib) - the the finite temperature correction to E(ZPE) due to population
of excietd vibrational states
E(rot) - is the rotational thermal energy
E(trans)- is the translational thermal energy

Summary of contributions to the inner energy U:
Electronic energy ... -3480.49575936 Eh
Zero point energy ... 1.27429201 Eh 799.63 kcal/mol
Thermal vibrational correction ... 0.06868227 Eh 43.10 kcal/mol
Thermal rotational correction ... 0.00141627 Eh 0.89 kcal/mol
Thermal translational correction ... 0.00141627 Eh 0.89 kcal/mol
-----------------------------------------------------------------------
Total thermal energy -3479.14995254 Eh

Summary of corrections to the electronic energy:
(perhaps to be used in another calculation)
Total thermal correction 0.07151482 Eh 44.88 kcal/mol
Non-thermal (ZPE) correction 1.27429201 Eh 799.63 kcal/mol
-----------------------------------------------------------------------
Total correction 1.34580683 Eh 844.50 kcal/mol

--------
ENTHALPY
--------

The enthalpy is H = U + kB*T
kB is Boltzmann's constant
Total free energy ... -3479.14995254 Eh
Thermal Enthalpy correction ... 0.00094421 Eh 0.59 kcal/mol
-----------------------------------------------------------------------
Total Enthalpy ... -3479.14900833 Eh

-------
ENTROPY
-------

The entropy contributions are T*S = T*(S(el)+S(vib)+S(rot)+S(trans)
S(el) - electronic entropy
S(vib) - vibrational entropy
S(rot) - rotational entropy
S(trans)- translational entropy
The entropies will be listed as mutliplied by the temperature to get
units of energy

Electronic entropy ... 0.00000000 Eh 0.00 kcal/mol
Vibrational entropy ... 0.12845170 Eh 80.60 kcal/mol
Rotational entropy ... 0.01843130 Eh 11.57 kcal/mol
Translational entropy ... 0.02217914 Eh 13.92 kcal/mol
-----------------------------------------------------------------------
Final entropy term ... 0.16906214 Eh 106.09 kcal/mol

-------------------
GIBBS FREE ENTHALPY
-------------------

The Gibbs free enthalpy is G = H - T*S

Total enthalpy ... -3479.14900833 Eh
Total entropy correction ... -0.16906214 Eh -106.09 kcal/mol
-----------------------------------------------------------------------
Final Gibbs free enthalpy ... -3479.31807047 Eh

For completeness - the Gibbs free enthalpy minus the electronic energy
G-E(el) ... 1.17768890 Eh 739.01 kcal/mol

[/cut]

Вам вполне нормально использовать абсолютные энергии Гиббса для сравнения между изомерами, получите относительные энергии гиббса, в доли, может быть единицы Хартри, вот их и переводить в ккал/моль или кДж/моль.

[Гесс]

вопрос2: я так понял что вы оптимизированную геометрию где-то там воткнули в гауссиан для расчета гессиана (только гессиана), так?

Упс, о возможности такого финта ушами я даже не подумал.
Я надеюсь что Авогадро использовалось как интрефейс для создания инпутов, а расчеты шли в гауссиане.

[ZickDRD]

Сириус: я строил модель в Авогадро, оптимизировал ее по GAFF, UFF, MMFF(или как там). Т.е. оптимизировал в разные случаи по-разному. Потом Extensions - Gaussian input. В input выбирал frequencies, 6-32G.

Гесс: Извините, но ваш предпоследний ответ меня окончательно запутал. Что за Орка, зачем мне Орка?
Насчет Природы - я только в Гауссиане_Авогадро разобрался более менее, не уверен, что у меня есть время менять коней на переправе.

Моделирование в моем дипломе не является самостоятельным исследованием. Это скорее сопроваждающая визуализация с минимальными рассуждениями и выводами. Типа "Как здорово, что наша молекула фуллерена, покрытая атомами меди не противоречит принятым мат моделям расчета".
В следствии чего, я бы удовлетворился ответом в стиле "Жмешь сюда, берешь эту строчку, переводишь в ккал/моль - это свободная энергия Гиббса"

[amge]

Как здорово, что наша молекула фуллерена, покрытая атомами меди не противоречит принятым мат моделям расчета

Для молекулы, "покрытой атомами меди" и оптимизированной молекулярной механикой (с обычными силовыми полями, такими как GAFF, UFF, MMFF94), абсолютно бессмысленно сразу считать термодинамические параметры квантовой химией. Если бы фуллерен или его изомер был без меди - еще куда ни шло (хотя тоже нехорошо), а так молекулярно-механическую структуру можно использовать только как начальное приближение для оптимизации геометрии на более высоком уровне теории (причем, скорее всего, приближение будет плохим).

И вообще, посчитать такую модель хоть сколь-либо адекватно - задача отнюдь не тривиальная. Базис - точно не 6-31. Метод - точно не HF, учитывая тяжесть модели, наверное, DFT, но обязательно с дисперсионной коррекцией.

Прошу прощения за отсутствие конструктива, Ваша задача вовсе не сахар даже для опытного расчетчика, а Вы, похоже, совсем новичок. Просто не знаю, что и посоветовать в такой ситуации, кроме стандартного - смотрите литературу по подобным расчетам.

[Гесс]

Сириус: я строил модель в Авогадро, оптимизировал ее по GAFF, UFF, MMFF(или как там). Т.е. оптимизировал в разные случаи по-разному. Потом Extensions - Gaussian input. В input выбирал frequencies, 6-32G.

Уууу, это катастрофически некошерно, считать частоты в более дорогих и совершенно других методах по сравнению с оптимизацией.

Гесс: Извините, но ваш предпоследний ответ меня окончательно запутал. Что за Орка, зачем мне Орка?

Незачем, у меня небыло желания переписывать своими словами как из полной энергии получается энергия гиббса абсолютная и относительная, это все довольно доступно прописано в том блоке и я даже выделил особо важные строки.

Насчет Природы - я только в Гауссиане_Авогадро разобрался более менее, не уверен, что у меня есть время менять коней на переправе.

Моделирование в моем дипломе не является самостоятельным исследованием. Это скорее сопроваждающая визуализация с минимальными рассуждениями и выводами. Типа "Как здорово, что наша молекула фуллерена, покрытая атомами меди не противоречит принятым мат моделям расчета".
В следствии чего, я бы удовлетворился ответом в стиле "Жмешь сюда, берешь эту строчку, переводишь в ккал/моль - это свободная энергия Гиббса"

Хозяин барин, я ППКС amge - эта задача не может быть решена корректно настолько дешевыми методами в очевидно сжатые сроки. А при постановке вопроса "посчитать что угодно как угодно лишь бы наукообразно" - полуэмпирические расчеты Природы (qm) или VAMP (MaterialStudio) (PM6, MNDOD) выглядят наименее затратными по времени. ИМХО результаты будут некорректными, но менее некорректными чем расчет термохимии такой системы в HF/6-31G на базе оптимизации молекулярной механикой.

[ZickDRD]

Спасибо! Я наверное постараюсь убедить научника, что нам не стоит вообще лезть в эту степь.

[surius]

Зря вы так, про не лезть. Обязательно нужно браться, обязательно нужно лезть, просто нужно быть готовому что у вас на туже задачу уйдёт больше времени чем бы это заняло у Гесс'а или Amge, но так всегда бывает по-первости. А если у вас будут вопросы по ходу дела то тут вам всегда помогут. Просто большинство тут старые брюзги и любят сначала по-охать, но то что посмогут это факт. Успехов.

[ Post made via Android ]

[ZickDRD]

Ну так мне конкретно так и не ответили просто. Что и куда тыкать.

[Shorku]

Оптимизировать геометрию гауссианом на уровне хотя бы b3lyp/6-31g*

[ Post made via Android ]

[Гесс]

Оптимизировать геометрию гауссианом на уровне хотя бы b3lyp/6-31g*

Исходя из того что частоты в hf считаются у TopicStrtera по два дня, я боюсь оптимизация в b3lyp будет убийственной затеей. А ведь потом для термохимии придется опять таки считать частоты, и прыгать обратно в hf бессмысленно...

ZickDRD - какие у вас вычислительные возможности?

Кроме того меня сильно смутило

Уменя просто Гауссиан ест 15000кб и все, больше не хочет.

15 МЕГАбайт оперативы это категроически несерьезно для любой задачи.
Покажите первые 5-6 строк инпута.
Вы считаете виндовым или линуксовым Гауссианом? В обоих случаях - какбыла установлена цифра 15000кб? В случае линукса - использовался какой-либо запускающий скрипт? Если да - покажите его.

[surius]

Ну так мне конкретно так и не ответили просто. Что и куда тыкать.

Пока вам коллеги расскажут что делать, я немножко по-занудствую и выдам ведение проблемы в целом.
И так у вас есть бакибол который покрыт как-то там атомами чего-то там (пока детали не важны вовсе). Также, я могу заключить что вы сам в расчетах собаку еще не съели, а потому будем предполагать что КХ чутья у вас нет. Тогда на вашем месте я бы сделал (по крайней мере начал делать) так:
1. очень бы долго и нудно гуглил (sci-finder'ил) не сделал ли кто это самое до меня. Скажем так за последние 10 лет количество публикаций вокруг да около фуллеренов просто огромно. Да не все они имели дело с покрытыми медью объектами, а может и вовсе не было такой работы. Но мой опыт подсказывает что придумать что-то супер новое, вот прям вообще "не топтанное" от супер сложно до ахтунг как супер сложно.
2. Предположим вы все проверили и такого уникума нет нигде. Это и хорошо и плохо. Плохо потому что вам придется все делать с самого начала. Не получится просто так сказать что мы считали так-то и так потому что... и 5 ссылок на больших и умных дядей. Ну а хорошо, потому что у вас есть изюминка (не или там орех или еще чего) которую пока никто не расколол.
И так
а) если есть тоже самое - привели ссылку все довольны. вам есть подтверждение концепта, авторам цитирование.
б) если есть похожее но не тоже самое - анализируете как велики отличия и в какой степени методология может быть перенесена на ваш объект (незабываем проверять SI, там обычно вся вкусняжка). Если может ура, дело техники (по крайней мере так всегда кажется в начале, потом обычно выясниться что не все так гладко, но это потом )
в) ничего даже рядом похожего нет - вот это достойный вызов вселенной. вам придется решить достаточное количество не тривиальных (стартовых) задач. Выбор метода, базиса, инструмента. Проблема в том что если вы возьмете ДФТ как метод и у вас не будет хороших бенчмарков, то и результатов хороших тоже может не быть. Такая вот она штука эта ДФТ ). Хорошо бы взять базис по-больше, только вот к сожалению вечности нет ни у кого в запасе. Придется как-то лавировать между "хорошо и долго" и "плохо но быстро" и конечно мой любимый "долго и плохо". Про инструмент (ПО) спросите Гесс'а у него "сексуального" опыта хватит на маленький институт расчетной химии. Ну и конечно непредсказуемые приемлемы по-ходу дела)

резюмируя, если вы, посли исчерпывающего литературного обзора, не попали в (а) - когда все уже "украдено" до нас, то вас ждет поистине увлекательное время. Только вот наверное имел бы смысл посчитать человеко часы к профиту. Если все только для "не противоречит принятым мат моделям"© то следует подумать не дороговато ли удовольствие. Ну а если у вас и вашего научника большие планы, то как я писал раньше вам тут всегда помогут.

[Гесс]

Ну на мой взгляд есть два основных варианта -
1) задача стоит перед свежепоступившим аспиратном по квантам у которого впереди минимум 3 года и завтра появится доступ к Ломоносову. Это несколько родственно shvalbe [cut]viewtopic.php?f=71&t=96321, viewtopic.php?f=71&t=93331 и прочие темы[/cut] Тогда разумеется и литературный поиск, и обмусоливание пригодности методов, и размышления о DFT.
2) задача стоит в рамках курсовой/диплома, перед студентом-синтетиком, в распоряжении есть компьютер кафедры (8 процов, 16 гигабайт), результаты небудут нигде опубликованы, будут входить в диплом который будут читать синтетики, и который надо сдать через месяц. Я так понимаю ситуация TS блже к этой. Если это так - вариант а) продолжаем делать то что делали. б) бросаем Гауссиан, ставим природу, прогоняем в ней чтото типа PBE/3z либо PBE/L1 либо qm, в отчет пишем что результаты квантохимических расчетов в Природе и Гауссиане совпадают. Вобоих случаях кирпич уходит в архив, автор кирпича никому не рассказывает о том КАК он это считал.

[surius]

результаты небудут нигде опубликованы, будут входить в диплом который будут читать синтетики, и который надо сдать через месяц... Вобоих случаях кирпич уходит в архив, автор кирпича никому не рассказывает о том КАК он это считал.

это все как бы так, но тут, наверное, впору вспомнить такое явление как рецензент. Тот кто быдет читать кирпич, в конечном итоге может отметить что что-то было не того, и тогда придется давать ответ уже перед ученым советом. Хотя конечно рецензент может и не заметить (увидеть), но тогда почему он рецензент?!
Это я все к тому что ТС виднее )

[Shorku]

Оптимизировать геометрию гауссианом на уровне хотя бы b3lyp/6-31g*

Исходя из того что частоты в hf считаются у TopicStrtera по два дня, я боюсь оптимизация в b3lyp будет убийственной затеей. А ведь потом для термохимии придется опять таки считать частоты, и прыгать обратно в hf бессмысленно...

ну таки оптимизировать по времени может оказаться не сильно дольше, чем частоты считать, да и погудит какая-нибудь персоналка неделю, от нее не убудет)

[ZickDRD]

Постараюсь дать ответы на вопросы обще. Будете смеяться, но я студент кафедры механики и процессов управления, учусь на отделении физики прочности и пластичности материалов(каким-то чудом оказавшейся прикрепленной к МПУ). Мы с моим научником синтезировали карбид меди (фуллеренит) химическим методом, в ну, просто слив вместе два раствора. Проверили на хим анализ, на стехиометрию, на ТТХ - карбид меди, тот, которого не может существовать по идее.
И по этой теме пишу я диплом, с заделом на аспирантуру и докторскую.
Ветка моделирования имеет скорее характер сопроводительный. Изначально(я полный 0 в мол моделировании) я хотел просто визуализировать модели фуллерена с медью. Но потом, случайно обнаружил, что можно считать какие-то энергии в Авогадро. Но научник тут же мне сказал, что у него был один товарищ - считал энергии изомеров фуллерена (даже статья есть в СПБГПУ НТВ):
[cut]
[/cut]
И почему бы этого не сделать и мне. Только еще и с медью. И тут понеслось, авогадро, гауссиан, считаю - получаю фигню, тот товарищ уже свалил в США и всех оттуда шлет на 3 буквы, т.е. у него ничего не узнать...

Оптимизировать геометрию в Гауссиане - это как?

И вычмощностей у меня только ноутбук 4 ядра по 2.4.

Потребление ресурсов Гауссиана (винда) я узна. через диспетчер.

[ZickDRD]

По сути дела мне надо понять, какая из реализации молекулы вероятнее. Вероятнее та, у которой ниже энергия...какая-то...