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小辫儿

新虫 (初入文坛)

[求助] 内坐标与直角坐标 已有2人参与

内坐标与直角坐标相比有什么优势

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paramecium86

版主 (著名写手)

如果是关注计算化学上的优势的话。以高斯举例
高斯支持三种坐标下的优化  冗余内坐标 笛卡尔坐标 (直角坐标)z矩阵(内坐标)

这里的冗余内坐标 和 内坐标的区别就是,它不是规定了 3N-6个变量。这样做可以让收敛的速度加快。(因为减少了很多坐标间的耦合)

首先 高斯会默认无论用哪种方式在输入文件中中写分子的坐标,高斯会自动用生成一个 冗余内坐标,之后再进行优化。因为这样收敛速度最快。除非关键词中写上 opt=cartesian 或者 opt=z-matrix 才会用直角坐标或者内坐标模式优化。

而其实用opt=zmatrix是最慢的。所以这方面没有什么优势。

其次 一个分子的内坐标 也就是z矩阵 不是只有一种写法  
比如 一个水分子
可以写成
H
H 1 R1
O 2 R2 1 AN1


也可以写成
H
O 1 R1
H  2 R1 1 AN2

等等不同的写法

用zmatrix可能带来的好处就是在不同的写法下 可以把自己关注的那个键长键角写进去 或者强制让 两个OH 的键长在优化中一样。以维持严格的对称性 这个是用zmatrix方式写坐标的好处。

至于直角坐标 的旋转 平移,在做计算的时候 对于高斯默认来说没有影响。 高斯会在计算开始的时候根据对称性 根据分子质心位置 重新把你的分子坐标调整到原点。变成所谓的 standard orientation。 再进行计算的。和input文件中 如何写坐标关系不大的。

而用 笛卡尔坐标进行优化的时候(opt=cartesian) 有个好处就是 可以避免 几个原子优化过程中成为一条直线 而报错。
3楼2019-10-03 12:47:41
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查看全部 5 个回答

天天进步啊

木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

感谢参与,应助指数 +1
一个分子,它的内坐标只能是那样,没有其他形式,但直角坐标可以有好多个(因为,你把它旋转,平移一下,直角坐标就变了,但是内坐标不变)
分子筛、分子动力学模拟,有问题可咨询我的知乎主页 https://www.zhihu.com/people/rao777
2楼2019-10-03 11:29:32
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runner-zzy

新虫 (小有名气)

引用回帖:
3楼: Originally posted by paramecium86 at 2019-10-03 12:47:41
如果是关注计算化学上的优势的话。以高斯举例
高斯支持三种坐标下的优化  冗余内坐标 笛卡尔坐标 (直角坐标)z矩阵(内坐标)

这里的冗余内坐标 和 内坐标的区别就是,它不是规定了 3N-6个变量。这样做可以让收 ...

层主好,请问有相关文献介绍这一问题吗
You just live once!
4楼2021-04-25 20:36:16
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paramecium86

版主 (著名写手)

【答案】应助回帖

引用回帖:
4楼: Originally posted by runner-zzy at 2021-04-25 07:36:16
层主好,请问有相关文献介绍这一问题吗...

就用高斯官网说明书上(https://gaussian.com/opt/)列举的那些redundant internal coordinates的那些文献就行。比如这篇。 https://doi.org/10.1063/1.462844
5楼2021-04-25 21:45:18
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