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如何计算荧光发射谱(计算、实验对比)

概述

计算方法与如何计算磷光发射谱(计算、实验对比)一致,唯一差别:

第二步中,需要计算S1态的振动频率,计算方法参考:如何进行单重激发态的振动频率计算

假定S1态振动频率计算得到S1_OptFreq.results/adf.rkf

第三步,用S1_OptFreq.results/adf.rkf替换T1_OptFreq.results/adf.rkf即可。

第四步,“S1振动基态”→“S0振动基态”跃迁能是S1态优化之后的S1激发能,即激发态能量相对于基态的能量差值。其中基态能量值,在基态优化与频率计算

这里以蒽为例。

第一步:基态S0优化与频率计算

保存(例如命名为s0optfreq)并提交作业。计算完毕,得到S0的能量(SCM → logfile尾部)为$E_{S0}$ = -5.85193730 a.u. 如下所示:

<Jun25-2024> <21:34:09>   Bond Energy          -5.85193730 a.u.
<Jun25-2024> <21:34:09>   Bond Energy        -159.23931608 eV
<Jun25-2024> <21:34:09>   Bond Energy       -3672.15       kcal/mol

SCM → Spectra可以看到红外谱。

第二步:S1的优化与频率计算

首先微小移动几个H原子的位置,以破坏对称性,得到C1群分子。参数设置如下:

注意激发态的数量不需要计算很多,所以这里设置为4个,也就是最高只计算到S4:

设置要优化哪个激发态?这里是S1,所以指定激发态的编号为A 1:

保存(例如命名为s1optfreq)并提交作业。计算完毕,得到S1态的能量。SCM → logfile,在logfile的中部,找到5个T的位置,如下所示为$E_{S1}$ = -5.73099752 Hartree

<Jun25-2024> <21:49:14>  New Excited State Energy:
<Jun25-2024> <21:49:14>  current energy                               -5.73099752 Hartree
<Jun25-2024> <21:49:14>  energy change                      -0.00003305     0.00024000    T
<Jun25-2024> <21:49:14>  constrained gradient max            0.00080420     0.00100000    T
<Jun25-2024> <21:49:14>  constrained gradient rms            0.00028062     0.00066667    T
<Jun25-2024> <21:49:14>  gradient max                        0.00080420
<Jun25-2024> <21:49:14>  gradient rms                        0.00028062
<Jun25-2024> <21:49:14>  cart. step max                      0.00390966     0.01000000    T
<Jun25-2024> <21:49:14>  cart. step rms                      0.00105806     0.00666667    T

$E_{S1}$ - $E_{S0}$ = -5.73099752 + 5.85193730 = 0.12093978 Hartree = 377 nm = 26543 $cm^{-1}$

第三步:FCF谱计算

新建一个AMSinput,不需要建模,参数设置如下:

读取S0的adf.rkf文件: 读取S1的*.results文件夹,并设置Type为Emission:

保存作业并运行,几秒钟后就可以得到结果。SCM → Spectra:

平移FCF谱

前面已经计算了$E_{S1}$ - $E_{S0}$ = 377 nm = 26543 $cm^{-1}$,所以根据谱的横坐标单位不同,平移 377 nm 或 26543 $cm^{-1}$:

双击横坐标,将单位改为 nm:

得到:

峰收到温度影响,一般温度越高峰的展宽越宽。因此酌情增大展宽:

并调整横坐标的范围为200-500nm,得到与实验几乎一致的荧光发射谱(注意我们的计算没有设置溶剂化,因此是气相的。溶剂的设置在s0和s1的计算中,增加moldel → salvation选择溶剂化方法为COSMO,然后选择对应溶剂,设置即完成):

本例作业文件

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