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adf:geooptoftri2020

如何进行三重高激发态(Tn,N≥2)的几何结构优化

本文使用AMS2019.301完成。

有两种方式:1)直接优化Tn态(适用于基态为S0的体系);2)先优化T1态,然后优化Tn态(适用于基态为T1的体系,例如<chem>O2</chem>)

一、直接优化Tn态(适用于基态为S0的体系)

以<chem>CH2O</chem>为例说明:

参数设置

注意此时的计算中,基态是单重态,激发态才是三重态,我们是希望通过计算激发态来优化(如果要考虑相对论,但不考虑旋轨耦合,这里可以设置Relativity (ZORA) : Scalar)

选择只计算三重激发态,计算多少个激发态?如果要计算Tn,这里就需要计算比n多的激发态,如果计算T3,这里最好能计算4、5个激发态:

选择要优化哪个激发态,n A表示优化Tn态,例如下图表示优化T3态:

因为我们预先并不知道<chem>CH2O</chem>的T3态有没有对称性,因此和前一种方法一样,取消掉对称性,让程序在没有对称性限制的条件下去优化。更严格而言,应该略微移动原子,在结构上也打破对称性(Symmetry设置为NoSym):

保存任务,并提交。

查看优化结果

点击SCM > Movie 可以查看优化完成之后的结构。SCM - Logfile 尾部可以看到该激发态的能量,例如:

<Dec01-2020> <19:13:11>  Excited state gradient for: 2A (Singlet-Triplet)
<Dec01-2020> <19:13:11>  >>>> EGO
<Dec01-2020> <19:13:11>       EGO:Preliminaries
<Dec01-2020> <19:13:12>       EGO:Z Vector
<Dec01-2020> <19:13:12>       EGO:Kinetic
<Dec01-2020> <19:13:12>       EGO:Potentials
<Dec01-2020> <19:13:12>       EGO:W matrix
<Dec01-2020> <19:13:12>  New Excited State Energy:
<Dec01-2020> <19:13:12>  Total excited state energy:                  -0.79154846 Hartree
<Dec01-2020> <19:13:12>  NORMAL TERMINATION
Job S1-geo has finished

即T2的能量-0.79154846 Hartree

二、先优化T1态,然后优化Tn态(适用于基态为T1的体系)

以<chem>O2</chem>为例进行说明,<chem>O2</chem>的基态为三重态。

优化T1

将体系设置为三重态,进行普通的结构优化,这实际上就是在做T1的优化,因为能量最低的三重态就是T1,参考:如何进行T1态结构优化中的第一种方法。

优化Tn

基于优化之后的分子结构,计算更高的三重激发态(三重态的高激发态T2、T3、T4……)。

参数设置

说明:(如果要考虑相对论,但不考虑旋轨耦合,这里可以设置Relativity (ZORA) : Scalar)

如果要计算Tn,这里就需要计算比n多的激发态,如果计算T3,这里最好能计算4、5个激发态:由于基态是T1,所以这里必须选择Allowed Only,而不能选择Triplet

同样,这里也不能选择Triplet。

激发态与基态对称性不一定一样,因此建议取消对称性,同时略微移动对称原子,破坏分子本身对称性:

结果查看

SCM - Logfile查看激发态能量的变化:

<Dec01-2020> <19:28:31>  New Excited State Energy:
<Dec01-2020> <19:28:31>  current energy                               -0.17320508 Hartree
<Dec01-2020> <19:28:31>  energy change                      -0.00002592     0.00002000    F
<Dec01-2020> <19:28:31>  constrained gradient max            0.00149703     0.00100000    F
<Dec01-2020> <19:28:31>  constrained gradient rms            0.00099679     0.00066667    F
<Dec01-2020> <19:28:31>  gradient max                        0.00149703
<Dec01-2020> <19:28:31>  gradient rms                        0.00099679
<Dec01-2020> <19:28:31>  cart. step max                      0.00086873     0.01000000    T
<Dec01-2020> <19:28:31>  cart. step rms                      0.00057844     0.00666667    T

……

……

<Dec01-2020> <19:28:35>  New Excited State Energy:
<Dec01-2020> <19:28:35>  current energy                               -0.17319613 Hartree
<Dec01-2020> <19:28:35>  energy change                       0.00000895     0.00002000    T
<Dec01-2020> <19:28:35>  constrained gradient max            0.00005681     0.00100000    T
<Dec01-2020> <19:28:35>  constrained gradient rms            0.00003783     0.00066667    T
<Dec01-2020> <19:28:35>  gradient max                        0.00005681
<Dec01-2020> <19:28:35>  gradient rms                        0.00003783
<Dec01-2020> <19:28:35>  cart. step max                      0.00003427     0.01000000    T
<Dec01-2020> <19:28:35>  cart. step rms                      0.00002282     0.00666667    T

……

<Dec01-2020> <19:28:40>  New Excited State Energy:
<Dec01-2020> <19:28:40>  Total excited state energy:                  -0.17319613 Hartree
<Dec01-2020> <19:28:40>  NORMAL TERMINATION
Job S1-geo has finished

最后收敛的激发态T2能量:-0.0.17319613 a.u.

但是,一定要注意:激发态优化过程中,是否存在势能面的交叉,也就是在SCM - Output,窗口底部输入“Excitation energies E in a.u. and eV”搜索激发能的变化。注意看我们计算的第一激发态T2,是否在过程中,出现与其他激发能差值接近0.1eV的情况,如果出现,则很可能出现了势能面交叉,应该另行考虑。

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adf/geooptoftri2020.txt · 最后更改: 2024/07/19 14:21 由 liu.jun

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