优化分子的几何结构

本教程使用软件版本AMS2020.101。

此处以氧气分子举例：优化电中性<chem>O2</chem>分子：

参数设置

点击窗口底部的★符号，程序计算的时候，才能自动识别点群。参数的设置，可以参考ADF参数设置详解。

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AMSinput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：

<Nov12-2020> <18:52:46>  Iteration 7
<Nov12-2020> <18:52:46>  *** GOStep7 ***
<Nov12-2020> <18:52:46>  >>>> FRAGM
<Nov12-2020> <18:52:46>  Coordinates
<Nov12-2020> <18:52:46>     Atom         X           Y           Z   (Angstrom)
<Nov12-2020> <18:52:46>     1.O         0.870020   -2.476057    0.000000
<Nov12-2020> <18:52:46>     2.O        -0.352915   -2.314538    0.000000
<Nov12-2020> <18:52:46>  >>>> CORORT
<Nov12-2020> <18:52:46>  >>>> CLSMAT
<Nov12-2020> <18:52:46>  >>>> ORTHON
<Nov12-2020> <18:52:46>  >>>> GENPT
<Nov12-2020> <18:52:46>  Block Length= 127
<Nov12-2020> <18:52:46>  >>>> PTBAS
<Nov12-2020> <18:52:46>  >>>> CYCLE
<Nov12-2020> <18:52:46>  using orbital data from restart file
<Nov12-2020> <18:52:46>              |Error|         MaxErr       Wt(A-DIIS)
<Nov12-2020> <18:52:46>      1      0.00147271      0.00022952
<Nov12-2020> <18:52:46>      2      0.00105900      0.00018646    100.0
<Nov12-2020> <18:52:46>      3      0.00082000      0.00015846    100.0
<Nov12-2020> <18:52:47>      4      0.00022267      0.00004439      0.0
<Nov12-2020> <18:52:47>      5      0.00000207      0.00000035      0.0
<Nov12-2020> <18:52:47>  SCF converged
<Nov12-2020> <18:52:47>      6      0.00000012      0.00000002      0.0
<Nov12-2020> <18:52:47>  >>>> TOTEN
<Nov12-2020> <18:52:47>  >>>> POPAN
<Nov12-2020> <18:52:47>  >>>> DEBYE
<Nov12-2020> <18:52:47>  >>>> ENGRAD
<Nov12-2020> <18:52:47>  current energy                               -0.35308765 Hartree
<Nov12-2020> <18:52:47>  energy change                      -0.00000077     0.00002000    T
<Nov12-2020> <18:52:47>  constrained gradient max            0.00005941     0.00100000    T
<Nov12-2020> <18:52:47>  constrained gradient rms            0.00003460     0.00066667    T
<Nov12-2020> <18:52:47>  gradient max                        0.00005941
<Nov12-2020> <18:52:47>  gradient rms                        0.00003460
<Nov12-2020> <18:52:47>  cart. step max                      0.00001196     0.01000000    T
<Nov12-2020> <18:52:47>  cart. step rms                      0.00000697     0.00666667    T
<Nov12-2020> <18:52:47>  Geometry optimization converged
<Nov12-2020> <18:52:47>  *** adf ***
<Nov12-2020> <18:52:47>  Net Charge: 0 (Nuclei minus Electrons)
<Nov12-2020> <18:52:47>  Spin polar: 2 (Spin_A minus Spin_B electrons)
<Nov12-2020> <18:52:47>  Symmetry  : NOSYM
<Nov12-2020> <18:52:47>  >>>> FRAGM
<Nov12-2020> <18:52:47>  Coordinates
<Nov12-2020> <18:52:47>     Atom         X           Y           Z   (Angstrom)
<Nov12-2020> <18:52:47>     1.O         0.870020   -2.476057    0.000000
<Nov12-2020> <18:52:47>     2.O        -0.352915   -2.314538    0.000000
<Nov12-2020> <18:52:47>  >>>> CORORT
<Nov12-2020> <18:52:47>  >>>> CLSMAT
<Nov12-2020> <18:52:47>  >>>> ORTHON
<Nov12-2020> <18:52:47>  >>>> GENPT
<Nov12-2020> <18:52:47>  Block Length= 127
<Nov12-2020> <18:52:47>  >>>> PTBAS
<Nov12-2020> <18:52:47>  >>>> CYCLE
<Nov12-2020> <18:52:48>  using orbital data from restart file
<Nov12-2020> <18:52:48>              |Error|         MaxErr       Wt(A-DIIS)
<Nov12-2020> <18:52:48>      1      0.00000039      0.00000010
<Nov12-2020> <18:52:48>      2      0.00000158      0.00000041    100.0
<Nov12-2020> <18:52:48>  SCF converged
<Nov12-2020> <18:52:48>      3      0.00000085      0.00000022    100.0
<Nov12-2020> <18:52:48>  >>>> TOTEN
<Nov12-2020> <18:52:48>  >>>> POPAN
<Nov12-2020> <18:52:49>  >>>> DEBYE
<Nov12-2020> <18:52:49>  >>>> AMETS
<Nov12-2020> <18:52:49>   Bond Energy          -0.35308765 a.u.
<Nov12-2020> <18:52:49>   Bond Energy          -9.60800376 eV
<Nov12-2020> <18:52:49>   Bond Energy        -221.57       kcal/mol
<Nov12-2020> <18:52:49>  >>>> POPUL
<Nov12-2020> <18:52:49>  >>>> ENGRAD
<Nov12-2020> <18:52:49>  NORMAL TERMINATION

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（一般最后一帧是优化收敛之后的结构）的结构导出：在Movie窗口最后一帧，Ctrl A全选所有原子，Ctrl C复制，（不要关闭Movie窗口）到AMSinput窗口Ctrl V粘贴。然后可以关闭Movie窗口了。

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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