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majun04

木虫 (著名写手)

majun

[交流] 【求助】gaussian03 计算中虚频的处理

在优化有机物的结构式过程中，发现四个条件都满足了，然后在计算频率的过程中，有虚频出现。一个是N－H的弯曲振动，一个是甲基上C－H键的弯曲振动。虚频都不大，请问怎么消除虚频？
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乐观、执着、勤奋
1楼 2008-05-16 08:42:51
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回帖支持 ( 显示支持度最高的前 50 名 )

leongxf

银虫 (初入文坛)
★ ★ ★ ★ ★ ★
majun04(金币+1,VIP+0):谢谢你
lei0736(金币+5,VIP+0):谢谢
优化得到虚频，消虚频的方法，就是根据虚频对应的振动位移(输出文件每一个频率下面都有一个类似坐标的3列数值，给出的就是每个原子在这个振动频率时候的移动方式)，把这些位移，乘以一个适当大小的因子，直接和原来平衡构型相加，就得到新的构型了。

举例说明：

#HF/3-21G opt freq

test

0 2
H 0.0 0.0  0.0
H 0.0 0.0  1.0
H 0.0 0.0 -1.0

上面的计算，是优化一个 H-H-H的直线构型然后算频率。我们知道，3个H的稳定构型，应该是一个H2分子，加上一个H原子。但是由于我们输入的时候，中间H原子两边的H的键长相等，因此，在这个对称性的限制下，结果给出的“稳定构型”是：
   H           0.000000    0.000000    0.000000
   H           0.000000    0.000000    0.934091
   H           0.000000    0.000000   -0.934091
频率分析，有一个虚频：

                    1                      2                      3
                   SGU                    PIU                    PIU
Frequencies -- -2291.1909              1121.1486              1121.1486
Red. masses --     1.0078                 1.0078                 1.0078
Frc consts  --     3.1172                 0.7464                 0.7464
IR Inten    --    42.9706                 8.8167                 8.8167
Raman Activ --     0.0000                 0.0000                 0.0000
Depolar (P) --     0.0000                 0.0000                 0.0000
Depolar (U) --     0.0000                 0.0000                 0.0000
Atom AN      X      Y      Z        X      Y      Z        X      Y      Z
  1   1     0.00   0.00   0.82     0.82   0.03   0.00    -0.03   0.82   0.00
  2   1     0.00   0.00  -0.41    -0.41  -0.02   0.00     0.02  -0.41   0.00
  3   1     0.00   0.00  -0.41    -0.41  -0.02   0.00     0.02  -0.41   0.00

第一个是虚频。可以看出，其振动模式是：中间的H的z坐标变大，两边的两个H的z坐标变小，（然后是中间的H的z坐标变小，两边的H的z坐标变大，完成一次振动），这个如果还不清楚，画一下图就知道了。

现在，我们就把原来的坐标，加上振动模式对应的坐标：

   H           0.000000    0.000000    0.000000
   H           0.000000    0.000000    0.934091  ＋
   H           0.000000    0.000000   -0.934091

   0.00   0.00   0.82   
   0.00   0.00  -0.41      0.00   0.00  -0.41   直接加的结果，是
   H           0.000000    0.000000    0.820000
   H           0.000000    0.000000    0.524091
   H           0.000000    0.000000   -1.344091

画图知道，显然对原来的构型，变化太多了。对这个例子，如果取一个系数0.1乘以振动坐标，再求和，那么结果就是：

   H           0.000000    0.000000    0.082000
   H           0.000000    0.000000    0.893091
   H           0.000000    0.000000   -0.975091

显然就合理多了。用这个坐标去重新优化，就可以得到真正的没有虚频的稳定结构了。
这个系数0.1，只是个经验的数值，对于不同体系，可以自己设定。设置过小，会得到同样的虚频，设置过大，可能会得到别的构型（当然也可能碰巧得到更好的构型）。


频率分析只能在势能面的稳定点进行，这样，频率分析就必须在已经优化好的结构上进行。频率分析的另外一个用处是判断稳定点的本质。稳定点表述的是在势能面上力为零的点，它即可能是极小值，也可能是鞍点。极小值在势能面的各个方向都是极小的。而鞍点则是在某些方向上是极小的，但在某一个方向上是极大的，因为鞍点是连接两个极小值的点。有关鞍点的信息:
1.负的频率2.频率相应简正振动的模式

当一个结构产生负的振动频率时，可以表明在该振动方向可能存在着能量更低的结构。判断所得鞍点是不是需要的鞍点的方法，就是察看它的简正振动模式，分析是不是可以导向所需要的产物或反应物。进一步的，更好的办法是通过IRC计算来判断反应物，产物与得到的鞍点是否有关系。
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6楼2008-05-16 12:27:36
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普通回帖

cuihang

铁杆木虫 (正式写手)

VASPer
★ ★ ★
majun04(金币+1,VIP+0):谢谢你
lei0736(金币+2,VIP+0):谢谢
http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=648127&fpage=6
这篇可能对你有帮助
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聪明人知道自己是傻子，傻子以为自己是聪明人
2楼2008-05-16 09:11:11
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cuihang

铁杆木虫 (正式写手)

VASPer
虽然说的是98中的情况，但是大概原理差不多吧
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聪明人知道自己是傻子，傻子以为自己是聪明人
3楼2008-05-16 09:31:10
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majun04

木虫 (著名写手)

majun
有的时候觉得讲的太泛泛了，对于初学者具体实施起来很困难。
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乐观、执着、勤奋
4楼2008-05-16 09:33:28
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huahua1981

铜虫 (小有名气)
好像是加 opt=tight 吧
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5楼2008-05-16 10:11:08
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majun04

木虫 (著名写手)

majun
在最初得结构式中，四个条件都是yes。在采用楼上的办法处理后，虚频确实是消掉了。两次优化结果进行比较，消掉虚频后的能量低些。但是消虚频后，四个条件后两个显示no！请问这是怎么回事？有没有什么办法，使得虚频也消掉，优化结果四个条件都是yes？
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乐观、执着、勤奋
7楼2008-05-16 13:04:33
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hairan

木虫 (著名写手)

瞌睡木虫
★ ★ ★ ★
csfn(金币+4,VIP+0):3q
引用回帖:
Originally posted by majun04 at 2008-5-16 13:04:
在最初得结构式中，四个条件都是yes。在采用楼上的办法处理后，虚频确实是消掉了。两次优化结果进行比较，消掉虚频后的能量低些。但是消虚频后，四个条件后两个显示no！请问这是怎么回事？有没有什么办法，使得虚 ...

高斯优化的收敛方式有两种，第一种是你想要的，就是那四个条件都yes，另外一种就是前两项比收敛标准的1%还小，也就是输出文件中应该提到的受力可以忽略（stationary point found based on the negligible forces），这样程序也视为收敛，这种情况一般对应于在极小点附近存在一个非常平坦的势能面。
可以使用上面某楼提到的opt=tight来获得四个yes，不过本人觉得没有必要。

[ Last edited by hairan on 2008-5-17 at 15:04 ]
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据权威报纸调查，84%的青少年犯罪者有玩电子游戏的经历，故应该禁止经营电子游戏。据我们所知，100%的青少年犯罪者有穿鞋的经历，故制鞋厂应该停业。
8楼2008-05-17 14:59:27
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bingfei101

如果4个条件中只有第二个是yes呢？算不算是正常情况？gaussian显示正常计算结束！
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9楼2008-05-17 15:13:13
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hairan

木虫 (著名写手)

瞌睡木虫
引用回帖:
Originally posted by bingfei101 at 2008-5-17 15:13:
如果4个条件中只有第二个是yes呢？算不算是正常情况？gaussian显示正常计算结束！

是不是楼上随便想的？
只有第二个是yes, 程序是不会认为收敛的，起码我还没有遇到过，你要是遇到了发一个给我看看
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据权威报纸调查，84%的青少年犯罪者有玩电子游戏的经历，故应该禁止经营电子游戏。据我们所知，100%的青少年犯罪者有穿鞋的经历，故制鞋厂应该停业。
10楼2008-05-18 13:50:20
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