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PyVibMS更新:支持ORCA、xtb、Q-Chem输出

题中所述三种程序是比较流行的量子化学计算程序,笔者近期对PyVibMS插件进行了改进,使它能够原生支持ORCA、xtb和Q-Chem程序计算得到的振动分析输出。如果是第一次接触PyVibMS,请参见 《使用PyVibMS可视化分子和固体中的振动模式》一文。本文涉及的例子文件都在GitHub的档案中。 下面就ORCA、xtb和Q-Chem这三种量子化学计算程序,演示如何用PyVibMS显示分子振动。 1. ORCA 4 打开一个干净的PyMOL窗口,开启PyVibMS插件窗口后,在输入文件处选定 examples/ORCA/h2o/h2o.hess,在弹出的对话框内将文件类型调成 ORCA Hess File (*.hess)。确认选定后,将PyVibMS窗口的XYZ下拉菜单调成 ORCA 4 (.hess file)。因为这个文件包含了振动分析的结果,因此我们需勾选 Has Vib. Info. 然后点击Load载入即可。 ORCA产生的 .hess文件并非ORCA计算的主输出文件,它是振动分析产生的额外输出文件。 目前支持ORCA 4及以上的版本,但需要注意的是ORCA在处理多原子直线分子时似乎有个错误。例如对于二氧化碳分子(examples/ORCA/co2),ORCA只给出了3个振动而实际为4个。 2. xtb xtb程序在进行 --hess或--ohess 计算之后,会产生一个模仿高斯振动分析输出的g98.out文件,我们可以把这个文件载入PyVibMS进行振动可视化。 在新开启的PyVibMS窗口中,在输入文件处选定 examples/xtb-640/co2/g98.out,在弹出的对话框内将文件类型调成 Output File (*.out)。确认选定后,将PyVibMS窗口的XYZ下拉菜单调成 xtb (g98.out file), 勾选 Has Vib. Info. 后点击Load 载入即可。 3. Q-Chem PyVibMS插件支持Q-Chem计算的振动分析(freq) 输出和结构优化+振动分析(opt+freq) 输出,并且解析Hessian和数值Hessian情况下的振动结果都可以被分析。在新开启的PyVibMS窗口中,在输入文件处选定 examples/Q-Chem/h2o/ h2o-opt-f.log,在弹出的对话框内将文件类型调成 Log File (*.log). 确认选定后,将PyVibMS窗口的XYZ下拉菜单调成 Q-Chem 4/5, 勾选 Has Vib. Info. 后点击Load 载入即可。 4. 其他量子化学程序 除了以上几个比较常用的量子化学程序,我们还可能会用到CFOUR、MOLCAS等其他程序。对于这些程序计算得到的振动分析结果,我们可以先使用UniMoVib程序(https://github.com/zorkzou/UniMoVib)处理,导出PyVibMS可以读取的XYZ坐标和mode文本文件,再使用PyVibMS进行振动可视化。关于UniMoVib程序的情况,可参见“分子振动频率和热化学计算程序UniMoVib”一文(http://bbs.keinsci.com/thread-5793-1-1.html)。具体流程请见后续推送:“使用UniMoVib+PyVibMS显示其他量化程序振动分析结果”。

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用GAMESS中的Spin-flip TD-DFT找S0/S1交叉点

寻找势能面交叉点是激发态的研究中经常遇到的问题。不同自旋多重度的势能面交叉点相关的介绍可以参考本公众号之前所发关于MECP系列文章。自旋多重度相同的势能面的交叉点常称为圆锥交叉(conical intersection, CI),我们也曾介绍过如何用CASSCF方法寻找CI点。然而CASSCF方法涉及活性空间的选择等问题,在使用上不是特别方便,对稍大一些的体系,其计算量往往也难以承受。TD-DFT是当前激发态计算中最常用的方法,不少程序支持使用TD-DFT来寻找CI点,如GAMESS、ORCA等。然而,对于S0和S1势能面的交叉点,则需要特别注意。虽然上述两个程序的TD-DFT都支持寻找S0/S1交叉点,而且碰巧的是,这两个程序官方给出的算例都是寻找S0/S1交叉点,但实际上TD-DFT在描述参考态(S0)与激发态的交叉点时是有缺陷的,原理上无法描述S0/Sn交叉点。这点在ORCA 5.0.2版的手册8.3.12节中已经指出,也有不少文献中提及此点,如J. Phys. Chem. A, 2009, 113, 12749.等文章。

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