过渡态理论视频在线视频

同学们 大家好

我们今天要来讲过渡态的优化

如何在程序上来实现

过渡态的一个特殊点

它是比反应物和产物能量高

就相当于这个图里面这个T这个点

是过渡态

像这样的一个点在优化上会比较困难

只有比较靠近这个点的位置的话

我们才能做出过渡态来

所以过渡态的初始几何构型

是一个很重要

我们需要做一些选择

今天我们就以甲醛分子迁移

从碳1到氧2为例子

来说明我们过渡态优化的一个过程

像这样的一种过渡态优化

我们需要首先要找这个初始几何构型

我们需要在这个坐标里面

找出一个在反应过程中

变化最大的一个坐标

我们通常讲的主反映坐标

比如说像这个例子里面

就是这个氢4碳1氧2这个角度

是在反应过程中变化最大的

所以我们需要在这里面固定这个角度

比如说从110 100 90 80

70 60 50

如果能做出这样一些结构的话

那么我们就可以画出它这个能量

就角度和能量的关系图

那么从这地方看的话

这个区域里面就是过渡态的一个区域

但从这个区域里面

我们还不能完全肯定这个东西

因为在这区是比较平坦的

所以我们还可以从能量对坐标的一级导数

的负值就等于相当于力这个东西来确定

那么过渡态的时候这个值应该等于0

所以实际的过渡态的区域就在这个位置

大概是一个55度左右的一个位置

那么想有这样的一种依据

那我们就可以来求这个东西

那么求这个东西

第一个过程就等于是

我们要固定优化这个东西

优化实际上相当于是我们要

做R2这个角度要固定优化

那么在程序里面输入

还是比较简单的

我们在前面这些是变量

然后后面是一个常量

中间空了一行

就可以来完成我们想要的这个东西

下面我们就需要实际运行程序

来做这个具体的计算

首先我们可以打开高斯运行的这个程序

那么我们在这里面先建立一个新的一个框

就新的一个文件框

这个框就总共包含了五部分

这五部分里面

就第一部分是一个%部分

我们今天不用

主要的是要来做的事是什么

我们需要可以直接把这个文件

里面的东西拷到这里面来

所以实际上我们需要拷的部分

先来拷这个＃号这一行的东西

这边拷过来就可以了

就是这个＃号这一行开始拷就可以

到我们这个窗口上来粘贴就可以了

那么粘贴完了以后

下面这个标题我们也不一定去拷

你随便输几个字符就可以了

底下这个是电荷多重度

我们这个体系从那个PPT看到它是0和1

我们就直接就写到这就可以了

主要是要来拷几何构成部分

从01的下面这行开始

我们要拷这个东西

拷这个东西以后

我们就可以输到这个地方来

就粘到这个地方来 注意一点

这个光标一定是要

在这后面的一行就可以了

有了这个以后

我们就可以把这个东西

给它保存到我们需要的一个文件里面去

这个文件我们可以取一个名字

这个名字你可以取任何东西

我们现在取得这样一个名字

那么可以保存这个名字

保存完了以后

你只需要做的事是

就点这个运行的菜单

它会出来一个新的窗口

这个新的窗口你要做的事

是直接就按保存就可以了

这个程序就开始运行

这个运行可能需要一会儿

应该还是比较快的就可以运行完了

什么时候会运行完

主要是我们可以看到在这个地方就有一个

它Processing Complete这样的话就表示

我们这个东西已经运行完了

刚才做了110度

我们运行完以后

我们要做100度

90 80等等这些东西

为了节省时间

我们今天不需要一个一个点去做

我们就直接来做第二点

我们先打开这个文件来看一下就是这个结果文件

那么你需要做的事是什么东西

就等于是一点点

我们讲到逐点优化法

所以我们110度做完以后

我们如果要做100度的话

那么我们前面的A1R3R2R1这个数字

就用这个表里面这个数值

代到那里面来做就可以了

所以这个就是一个比较简单的一个过程

那么我们下面

你这个窗口就打着就可以

我们在文件里面我们只需要做修改就可以了

因为这个修改一打开的话

就这些原来的这个数据都在

那么在这里面就是我们下面要来做的是什么

就把这个值给它变到

我们想要的这个值就可以了

比如说我们现在

现在做第一个就是这个值R1 1.2144

然后第二个值等于是1.1047

那么然后第三个值是1.1097

然后再下一个值是126.3

主要的是我们讲的话

我们可以改到100度再做一下

但是我们为了节省时间

就是我们直接就给它做55就好了

就这样的话 我们

可以再存到一个文件里面

我们把这个文件就称为是

是这样的一个名字

就可以给它保存

保存完了以后我们

就可以接着再运行

跟刚才的操作是一样的

那么这个做完以后

我们可以看一下这个

结果文件里面的什么情况下

觉得它这个东西已经逼近过渡态的位置

那么主要的依据是我们要看这个力

这个一会做完这个结果文件里面

就有可以看到这个力的这个数据

如果它比较小的话

这个结果就肯定就可以来做

下一步的这个过渡态优化的计算

好 现在已经完成了

我们可以点这个东西

可以打开这个东西

那么打开以后

我们可以看到这个翻到后面以后

我们在这个地方可以看到

这里面看到有四个YES在这里面

那么这个力在什么地方看

就在我们前面这些是要优化

只是这个东西不优化的话

它这个值就会相对来说比这个东西要大

但现在这个体系55 这个值已经比较小了

一般情况下这个值小于0.05的话

就可以拿来优化过渡态

所以下面的式子

我们要来做优化过渡态

优化过渡态这个命令是

跟刚才稍微有点不一样的

我们需要在这个＃号这里面

需要变成是这样的一个文件

这样的一行东西

我们把它拷到刚才这个输入这个文件里面的话

就可以来做这个过渡态优化了这个东西

所以我们还可以在这个地方直接修改就行了

修改的话就把这行选上

然后把它粘贴过来就好了

那么你实际上要做的是什么

我们下面的这个几何构型

这个地方就不能空行了

但是这个值 我们需要改这个值

这个值改成什么

就等于是我们刚才做完的这个结果里面

这个值给它敲到这里面来就可以了

然后这是1.2373

然后这是114.7044

那么这个过来以后

我们还需要在后面加一个3

就是反应过程中

这个变化比较大的东西要加一个3

并且我们知道这R3也是变化比较大的

我们在这里面搁一个3的话

我们就可以拿来做过渡态的优化的部分

所以我们下面

当然如果为了控制步长的话

我们在这里面还可以加一个关键词

等于6的话就可以控制步长是0.06的一个东西

那么像这样的话我们可以把

这个东西存到一个文件里面

我们可以称为是这样一个名字

就可以保存

保存完了以后 下一步

是不是要运行 点击运行

跟刚才一样

那么这个等于是优化过渡态

我们已经找了初始几何构型

我们下一步运行是真正来优化这个过渡态

这个可能会需要一点时间

就可以来完成这个东西

我们这个作业已经做完了

那我们来看一下这个结果文件

我们可以看到这个结果文件里面

第一步我们可以看到这个结果文件实际上是

等于是可以翻到最后

最后以后回来

我们可以看到这个结果文件里面

在这个地方是已经是四个yes

然后来看一下它这个能量对坐标求导

这个值都非常小了

实际上已经满足这个条件

并且这个角度是54.6962

就跟刚才我们书记55已经非常接近的

这就是我们过渡态优化的一个结果文件

当然你也可以看一下这些模式

看看这里面有没有虚的振动频率

这些就我们以后再来具体来讲这个东西

我这次就讲到这

谢谢大家