如何优化分子的几何结构

软件版本为AMS2019.3及之前的版本，AMS2020以后的版本请参考链接：优化分子的几何结构

此处以氧气分子举例：优化中性<chem>O2</chem>分子：

参数设置

注意

O2的基态是三重态（两个电子未配对），因此Spin Polarization设为2（其他例如水分子，基态是单重态，所有电子配对，那么Spin Polarization则为默认值0）
体系基态处于单重态还是三重态，一般而言是由二者能量决定的，谁的能量低，就是谁；
结构优化，除了存在范德华力之外，一般对泛函、基组不太敏感，不同的参数优化出来结果几乎差别很小，而这样小的差别往往对其他性质的计算没有影响；
大体系的优化，为了提高效率，一般并不会一开始就使用精度较高的方法、基组，开始使用低精度的方法、基组，优化结束后，使用收敛的结果，增大基组，使用更高精度的泛函，接着优化，这样能在保证精度的前提下，极大地节省计算时间；
结构优化Numerical Quality设置为Normal即可，与Good几乎没有任何差别，但后者计算量比前者大好几倍；

在ADFinput分别点击file-save，file-run，即运行计算。或者提交到服务器计算，具体参考：提交作业

结果查看

检查优化是否成功？

计算结束后，查看结果：SCM - Logfile，尾部：

<Dec04-2019> <22:08:51>  current energy                               -0.35356828 Hartree
<Dec04-2019> <22:08:51>  energy change                      -0.00000243     0.00100000    T
<Dec04-2019> <22:08:51>  constrained gradient max            0.00016137     0.00100000    T
<Dec04-2019> <22:08:51>  constrained gradient rms            0.00009317     0.00066667    T
<Dec04-2019> <22:08:51>  gradient max                        0.00016137
<Dec04-2019> <22:08:51>  gradient rms                        0.00009317
<Dec04-2019> <22:08:51>  cart. step max                      0.00003214     0.01000000    T
<Dec04-2019> <22:08:51>  cart. step rms                      0.00001856     0.00666667    T
<Dec04-2019> <22:08:51>  GEOMETRY CONVERGED
<Dec04-2019> <22:08:51>  Calculating Energy Terms for Final Geometry
 Coordinates in Geometry Cycle 8
   Atom         X           Y           Z   (Angstrom)
   1.O         0.000000    0.000000   -0.616495
   2.O         0.000000    0.000000    0.616495
<Dec04-2019> <22:08:51>  >>>> CORORT
<Dec04-2019> <22:08:51>  >>>> CLSMAT
<Dec04-2019> <22:08:51>  >>>> ORTHON
<Dec04-2019> <22:08:51>  >>>> GENPT
<Dec04-2019> <22:08:51>  Block Length= 127
<Dec04-2019> <22:08:51>  >>>> PTBAS
<Dec04-2019> <22:08:51>  >>>> CYCLE
<Dec04-2019> <22:08:51>              |Error|         MaxErr       Wt(A-DIIS)
<Dec04-2019> <22:08:51>      1      0.00000001      0.00000000
<Dec04-2019> <22:08:51>      2      0.00000000      0.00000000    100.0
<Dec04-2019> <22:08:51>  SCF converged
<Dec04-2019> <22:08:51>      3      0.00000000      0.00000000    100.0
<Dec04-2019> <22:08:51>  >>>> TOTEN
<Dec04-2019> <22:08:52>  >>>> POPAN
<Dec04-2019> <22:08:52>  >>>> DEBYE
<Dec04-2019> <22:08:52>  >>>> AMETS
<Dec04-2019> <22:08:52>  >>>> POPUL
<Dec04-2019> <22:08:52>   Bond Energy          -0.35356828 a.u.
<Dec04-2019> <22:08:52>   Bond Energy          -9.62108233 eV
<Dec04-2019> <22:08:52>   Bond Energy        -221.87       kcal/mol
<Dec04-2019> <22:08:52>  NORMAL TERMINATION
<Dec04-2019> <22:08:52>  END

注意：

优化过程会不断地计算不同的分子结构，直到找到最低能量的结构为止。
energy change表示优化过程中，能量的变化量
constrained gradient max表示最大能量梯度
constrained gradient rms表示能量梯度均值
cart. step max表示原子的最大位移量
cart. step rms表示原子平均位移量
上述五个标准都达标了后面就会有5个T，F表示未达标，字母前面的数值是判断标准
一般而言，第二个标准最重要，也往往是最后一个达标的。默认标准为0.001，已经是一个比较严格的标准了

查看优化过程结构、能量变化

SCM - Movie：

查看键长键角、二面角的变化

Graph - delete graph，删掉之前的能量变化曲线。按住shift键，即可选择多个原子，如图所示，安住shift键，分别选中两个O原子，原子变为高亮，表示被选中。然后Graph - Distance, Angle, Dihedral，即可查看键长的变化曲线，如果选中三个、四个原子，则显示对应的键角、二面角的变化曲线：

右方出现键长变化的图，窗口下方也会出现每一步的具体键长数值。

注意：键角、二面角也是类似，选中对应的原子，然后选择上面的选项即可。

如果要将某一帧（往往需要导出最后一帧）的结构导出，参考：

如何将结构优化、分子动力学某一帧结构导出，或更新到AMSinput用于后续计算

到此优化过程完成！

一般结构优化完成之后，会进行频率计算，检查是不是存在虚频。如果存在虚频，则表示优化不精确，需要继续优化。但这个问题在ADF一般很少出现。因此，对于非弱键的体系，都可以省去这一步。如果不放心，可以进行频率计算。

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