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zzgyb

荣誉版主 (文坛精英)


[资源] 关于虚频的一个简单的理解

首先,什么是频率。
中学的时候我们学过简谐振动,对应的回复力是f=-kx,对应的能量曲线,是一个开口向上的二次函数E=kx^2/2. 这样的振动,对应的x=0的点是能量极小值点(简单情况下也就是最小值点)。这时的振动频率我们也会求:ω=2π sqrt(k/m)。显然它是一个正的频率,也就是通常意义下的振动频率。

那么,一维情况下,如果能量曲线是一个开口向下的二次曲线呢?首先,从能量上看,这是个不稳定的点,中学的物理书上称为“不稳平衡”。用现在的观点看,就是这一点导数是零(受力为0),且是能量极大值。如果套用上面的公式,“回复力”f=-k'x(实际上已经不是回复,而是让x越来越远了),这里k'是个负数,ω=2π sqrt(k'/m)显然就是一个虚数了,即所谓的虚频。Gaussian里面给出一个负的频率,就是对应这个虚频的。

实际情况下,分子的能量是一个高维的势能面,构型优化的时候,有时得到了极小值点,这样这个点的任意方向上,都可以近似为开口向上的二次函数,这样这里对应的振动频率就都是正的。对于极大值点,在每个方向都是开口向下的二次函数,那么频率就会都是负的——当然一般优化很少会遇到这样的情况。对于频率有正有负的情况,说明找到的点在某些方向上是极大值,有些方向上是极小值。如果要得到稳定的能量最低构型,显然需要通过微调分子的构型,消去所有的虚频。如何微调?要看虚频的振动方向。想象着虚频对应的就是开口向下的二次函数,显然,把分子坐标按照振动的方向移动一点点,分子应该就可以顺着势能面找到新的稳定点,但是也不能太小。而所谓的过渡态,则是连接反应物和产物之间的最低能量路径上的能量极大值。好比山谷中的A,B两点,它们之间的一个小土丘,就是过渡态,从A到B的反应,需要越过的是这个小土丘,而不是两边的高山。这样,过渡态就是在一个方向上是极大值,而在其它方向上都是极小值的点。因此,过渡态只有一个虚频。

[ Last edited by wuli8 on 2009-6-13 at 21:36 ]
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zzgyb

荣誉版主 (文坛精英)


个人的白话理解,希望不要误导大家

量子化学计算里有对虚频的量子化学定义。这只是对这个定义的白话理解。
道理是一样的,就是一个是牛顿力学,一个量子力学

[ Last edited by zzgyb on 2007-12-5 at 17:34 ]
6楼2007-12-05 17:30:24
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2006Jerry

金虫 (正式写手)


★★★ 三星级,支持鼓励

不错啊!
谢谢!
2楼2007-12-05 09:23:08
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★★★★★ 五星级,优秀推荐

不错啊!
谢谢!
3楼2007-12-05 09:43:48
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wangsong0304

铜虫 (小有名气)


★★★★★ 五星级,优秀推荐

厉害 厉害 
4楼2007-12-05 11:29:19
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