本例以四重态的<chem>Nd3+</chem>离子与两个水分子之间的相互作用为例,简单的说明。
由于BAND的收敛性比ADF略差,因此我们先使用ADF进行结构优化,得到<chem>2H2O</chem>-<chem>Nd3+</chem>的结构(文件在上文的下载链接中可以见到)
设置基本参数,包括基组、泛函、相对论(这里因为指定四重态,因此只能用Scalar相对论)、Numerical quality用了默认设置(后面的设置修改了k空间的设置为只计算Gamma点,因此这里显示see details)。注意一定要勾选Unrestricted,周期性设置为None:
体系分为两个区域(分区操作,参考:如何创建分区):
设置自旋多重度:Spin Polarization的数字比自旋多重度小1:
不使用对称性:
设置只计算Gamma点:
因为这个体系有对称性,因此可能有一些简并轨道,这样可能会有分数占据的电子,为了避免分数占据,我们指定占据方式如下:
charge 3 occupations 1 8 1 1 1 1 1 1 1//8 1 1 1 1 end
其中charge 3是为整个体系指定带电量。这个关键词只能在周期性设置为None的时候可以这样设置。有周期性的体系,不能设置原胞的电荷,那样会得到发散的能量。occupations关键词中的第一个数字1,是表示第1个不可约表示。后面是alpha电子和beta电子的占据方式设置如下:
勾选片段功能,表示确实进行片段分析,并设置<chem>Nd3+</chem>片段的自旋极化也为3:
检查自旋极化的设置是不是正确(继承了上面主任务中Multilevel里面的自旋极化设置):
检查Gamma点设置:
检查对称性设置:
设置电荷、占据:
charge 3 occupations 1 4 3//4 end
同样的检查水分子部分:
提交计算(在ADFjobs窗口可以选中“主任务”,点击菜单栏Job > Run则自动依次执行两个片段的计算、“主任务”的计算)。
首先检查<chem>Nd3+</chem>是不是四重态(选中Nd-water.Nd任务,ADF LOGO > View > Add > Isosurface: With Phase,之后窗口下方Select Field选择Orbitals(occupied)):
可以看到A的最大编号为7(表示7个alpha电子),B的最大编号为4(表示4个beta电子),确实是四重态。水分子这里是闭壳层,一般没有问题,就省去检查了。类似检查Nd-water的电子占据方式,也可以发现确实是四重态。
在ADFjobs窗口选中Nd-water任务,之后点击ADF LOGO > Output > PEDA Energy Terms:
P E D A E n e r g y T e r m s ------------------------------------------------------------------- BP au eV kcal/mol kJ/mol ------------------------------------------------------------------- E_int | -0.28486 -7.751 -178.75 -747.9 E_Pauli | 0.10731 2.920 67.34 281.8 E_elstat | -0.20283 -5.519 -127.28 -532.5 E_orb | -0.18934 -5.152 -118.81 -497.1 | E^0 | -0.09552 -2.599 -59.94 -250.8 T^0 | 0.74889 20.378 469.94 1966.2 Elst^0 | -0.76660 -20.860 -481.05 -2012.7 XC^0 | -0.07781 -2.117 -48.83 -204.3 | E_orb | -0.18934 -5.152 -118.81 -497.1 T_orb | 0.23726 6.456 148.88 622.9 Elst_orb | -0.35841 -9.753 -224.90 -941.0 XC_orb | -0.06820 -1.856 -42.79 -179.1 -------------------------------------------------------------------
表示EDA分析中,两个甲基之间的轨道相互作用能是-0.18934 au = -5.152 eV = -118.81 kcal/mol = -497.1 KJ/mol 其他各项能量的含义,具体参考pEDA能量各项的含义。