XYG3型泛函在ORCA中的使用

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发布于 2022-03-31 13:01:54

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XYG3型泛函在ORCA中的使用

本篇文章中我们讨论XYG3型泛函在ORCA中的使用方法。关于XYG3型泛函的介绍可见上期链接。

实际上，在以往版本的ORCA中，就可以通过多步任务来进行XYG3单点计算，其逻辑和上期链接中的高斯多步任务是类似的。不过，ORCA5大大完善了Compound Scripts功能，可使这一过程更加自动化，所以本文介绍的方法都是基于ORCA 5.0.2的Compound Scripts功能。

本文所需的脚本可在

https://github.com/hebrewsnabla/CompoundScripts

下载。依次点击Code, Download ZIP可下载整个压缩包，xdh.cmp脚本在其中XYG3TypeDoubleHybrids/文件夹下。

基本用法

首先我们需要编辑一个ORCA输入文件（例如test.inp)，先写好坐标、并行进程数、内存等，然后不需要写!开头的关键词，直接通过%compound部分指定XYG3计算，基组等设置都作为参数传给Compound脚本xdh.cmp。

*xyz 0 1
N  0.0       0.0       0.108827
H  0.0       0.947455 -0.253931
H  0.820520 -0.473727 -0.253931
H -0.820520 -0.473727 -0.253931
*
%pal nprocs 4 end
%maxcore 1000

%compound "xdh.cmp"
  with
    xc = "xyg3";
    basis = "def2-svp";
    auxbas = "def2-svp/c";
end

必须写的三个参数是泛函xc，基组basis，RI-MP2辅助基组auxbas。目前脚本"xdh.cmp"只支持泛函xyg3，"xdh_scs.cmp"只支持泛函xygjos。目前该脚本强制在XYG3的PT2步骤开启RI-MP2，故必须指定辅助基组（AutoAux也是可以的），但不支持SCF步骤的RI，因为这通常不是决速步骤。一个可选参数是dlpno = "true";，可以将RI-MP2切换成DLPNO-MP2。

将脚本"xdh.cmp"与输入文件放在同一目录，按正常方式运行ORCA即可。在输出文件末尾可以看到

-----------------------------------------------------------------------------------------
                                    COMPOUND BLOCK
                                 SUMMARY OF VARIABLES
-----------------------------------------------------------------------------------------

Variable Name                                   Value             Evaluation String
-------------                                   -----              ---------------
XC                               |                     xyg3    | xyg3
BASIS                            |                 def2-svp    | def2-svp
AUXBAS                           |               def2-svp/c    | def2-svp/c
DLPNO                            |                    false    | false
ACM[0]                           |               0.80330000    | 0.8033
ACM[1]                           |               0.21070000    | 0.2107
ACM[2]                           |               0.67890000    | 0.6789
SCALLDAC                         |               0.67890000    | 0.6789
PT2_COEFF                        |               0.32110000    | 0.3211
ENSCF                            |             -56.37431512    |
EPT2                             |              -0.26373254    |
EDH                              |             -56.45899964    | (ENSCF+EPT2*PT2_COEFF)
                         ****ORCA TERMINATED NORMALLY****

其中EDH就是我们想要的单点能。

进阶用法

下面简单讲解"xdh.cmp"脚本的结构。该脚本的核心部分如下（不包括变量初始化部分）

if (xc = "xyg3") then
 pt2_coeff = 0.3211;
 acm[0] = 0.8033;
 acm[1] = 0.2107;
 acm[2] = 0.6789;
 scalldac = 0.6789;
endif

New_Step
! b3lyp_g &{basis} noautostart
Step_End
Alias scf

Read_Geom scf
Read_Mos scf
New_Step
! b3lyp_g &{basis} nopop
%scf
 maxiter 1
 ignoreconv true
end
%method
 Functional b3lyp_g
 ACM = &{acm[0]}, &{acm[1]},&{acm[2]}
 ScalLDAC = &{scalldac}
end
Step_End
Alias nscf

Read_Geom scf
Read_Mos scf
New_Step
! RI-MP2 &{basis} &{auxbas}
! noiter nopop nofrozencore
%mp2
 dlpno &{dlpno}
end
Step_End
Alias pt2

read Enscf = SCF_ENERGY[nscf];
read Ept2 = MP2_CORR_ENERGY[pt2];

Edh = (Enscf + Ept2*pt2_coeff);

ORCA允许在脚本中定义若干个步骤（以New_Step开始，Step_End结束），并使用Alias命名。XYG3计算分为三个步骤：B3LYP自洽（scf)，某个自定义泛函的非自洽计算（nscf），利用DFT轨道的PT2（pt2）。后两个步骤会读入第一步的轨道。最后读出后两步的能量，汇总成双杂化泛函能量。

直接在ORCA输入文件中写的大部分关键词对于Compound Scripts是无效的，只能通过参数传给Compound Scripts。由于在双杂化泛函计算中，可以指定的附加关键词成百上千，所以我们暂未支持较多的脚本参数。有DIY需求的进阶用户可以自行修改上述三个步骤中的关键词。例如