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利用Multiwfn計算Gaussian輸出的激發(fā)態(tài)之間的躍遷偶極矩 已有1人參與
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利用Multiwfn計算Gaussian輸出的激發(fā)態(tài)之間的躍遷偶極矩 Gaussian的CIS、TDHF、TDDFT可以直接給出基態(tài)到激發(fā)態(tài)的躍遷偶極矩。CIS也提供了alltransitiondensities關(guān)鍵詞可以把激發(fā)態(tài)之間的躍遷偶極矩輸出出來，但是對于TD任務(wù)則沒有這個關(guān)鍵詞。雖然Gaussian有個density=transition=(n,m)關(guān)鍵詞可以產(chǎn)生n到m激發(fā)態(tài)的躍遷密度，然而這個關(guān)鍵詞在目前的版本中貌似功能不正常，而且光是有躍遷密度也沒用，還得利用偶極矩積分才能得到躍遷偶極矩，但Gaussian也并不給出這樣的信息。 筆者多次被問及怎么基于Gaussian得到激發(fā)態(tài)之間的躍遷偶極矩，對于TD任務(wù)確實沒有可行的辦法。于是筆者在Multiwfn多功能波函數(shù)分析程序的電子激發(fā)分析模塊中加入了這一功能，這里就介紹下怎么使用。這里用的是Multiwfn 3.3版。如果對Multiwfn一無所知的話，建議先閱讀《Multiwfn入門tips》（http://hi.baidu.com/sobereva/item/896ee3a19f6d7d3c020a4d76） Multiwfn計算激發(fā)態(tài)間的躍遷偶極矩需要兩個文件：(1)Gaussian的CIS或TDHF或TDDFT的輸出文件 (2)相應(yīng)任務(wù)的.fch文件。 Gaussian的輸入文件對于CIS、TDHF、TDDFT，分別寫成類似這樣 # B3LYP/6-31+G(d) TD(nstates=10) IOp(9/40=4) # CIS(nstates=10)/6-31+G(d) IOp(9/40=4) # HF/6-31+G(d) TD(nstates=10) IOp(9/40=4) 這里假設(shè)算10個激發(fā)態(tài)。Multiwfn計算時需要利用Gaussian輸出的激發(fā)態(tài)的組態(tài)系數(shù)，默認情況下只有大于0.1的系數(shù)會被輸出出來，而較小的都不輸出，這樣的話Multiwfn算出的結(jié)果將會不太準確。IOp(9/40=x)的含義是將系數(shù)大于10^-x的組態(tài)都輸出出來，因此IOp(9/40=4)會把系數(shù)絕對值大于0.0001的組態(tài)都輸出。x設(shè)的越大，輸出的組態(tài)越多，結(jié)果越準確，但是x太大的話Multiwfn的耗時也會非常大，通常x=3就夠了，精度足夠，計算速度也比較快。x=4就已經(jīng)很精確了。 在計算之后得到了.out/.log文件，還同時得到了.chk文件。用formchk將.chk轉(zhuǎn)換為.fch，這個文件里記錄了基函數(shù)的定義以及基態(tài)軌道信息，這是Multiwfn要利用的。 下面以苯酚為例進行說明怎么利用Multiwfn計算激發(fā)態(tài)之間的躍遷偶極矩，輸入文件如下，計算后得到phenol.out以及phenol.fch。 %chk=C:\gtest\phenol.chk # b3lyp/6-31+G* TD(nstates=5) IOp(9/40=3) b3lyp/6-311G** opted 0 1 C 0.01810200 -1.86802400 0.00000000 C 1.23175000 -1.16732400 0.00000000 C 1.23175000 0.23407600 0.00000000 C 0.01810200 0.93477600 0.00000000 C -1.19554600 0.23407600 0.00000000 C -1.19554600 -1.16732400 0.00000000 H 0.01810200 -2.93802400 0.00000000 H 2.15839700 -1.70232400 0.00000000 H 2.15839700 0.76907600 0.00000000 H -2.12219300 0.76907600 0.00000000 H -2.12219300 -1.70232400 0.00000000 O 0.01810200 2.36477600 0.00000000 H -0.88699500 2.68477600 0.00000000 啟動Multiwfn，依次輸入以下命令，//后的是注釋。 c:\gtest\phenol.fch //先載入電子激發(fā)任務(wù)產(chǎn)生的fch文件 18 //電子激發(fā)分析功能，包含多個子功能。這些功能無與倫比的強大，建議參看Multiwfn手冊4.18節(jié)的例子以及3.21節(jié)的原理和細節(jié)的介紹來學(xué)習(xí)使用 5 //計算激發(fā)態(tài)間的所有躍遷偶極矩 c:\gtest\phenol.out //電子激發(fā)任務(wù)的Gaussian輸出文件 此時屏幕上首先輸出了激發(fā)態(tài)的匯總信息 Exc.state# Exc.energy(eV) Multi. N_pairs Sum coeff.^2 1 5.06970 1 449 0.500004 2 5.47020 1 102 0.499997 3 5.94190 1 82 0.499975 4 6.26640 1 80 0.499979 5 6.38330 1 83 0.499978 其中N_pairs代表這個激發(fā)態(tài)在輸出文件中通過多少組態(tài)來表示，IOp(9/40=x)的x越大顯然N_pairs也就越大。Multi.是激發(fā)態(tài)的自旋多重度。Sum coeff.^2越接近理想值說明結(jié)果精度越高，對于閉殼層和開殼層情況理想值分別是0.5和1.0。如果偏離理想值比較大，則應(yīng)該加大x來保證結(jié)果精度。 然后選1，結(jié)果就輸出到了屏幕上。也可以選2輸出到文本文件里。結(jié)果如下： Transition dipole moment between excited states (a.u.): i j X Y Z Ene.diff.(eV) Oscil.str 1 1 -0.510929 0.541413 0.000000 0.00000 0.00000 1 2 0.000000 0.000000 0.180185 0.40050 0.00032 1 3 0.000000 0.000000 -0.052359 0.87220 0.00006 1 4 0.000000 0.000000 0.033679 1.19670 0.00003 1 5 0.000000 0.000000 -0.035481 1.31360 0.00004 2 2 2.353643 -3.851667 0.000000 0.00000 0.00000 2 3 0.110576 1.848714 0.000000 0.47170 0.03964 2 4 0.029210 -0.159245 0.000000 0.79620 0.00051 2 5 1.825329 0.672088 0.000000 0.91310 0.08464 3 3 -0.434476 2.840406 0.000000 0.00000 0.00000 3 4 -0.437467 0.064725 0.000000 0.32450 0.00155 3 5 3.994461 -0.441695 0.000000 0.44140 0.17466 4 4 2.503675 -4.112800 0.000000 0.00000 0.00000 4 5 0.489590 -0.576211 0.000000 0.11690 0.00164 5 5 -0.695139 0.745470 0.000000 0.00000 0.00000 每一對兒激發(fā)態(tài)間的躍遷偶極矩的三個分量，彼此間的能量差，以及相應(yīng)的振子強度都輸出出來了。 值得一提的是，對于編號相同的輸出，得到的躍遷偶極矩<m|r|n>顯然就等價于這個激發(fā)態(tài)自身的偶極矩<n|r|n>。比如3 3，如上可見Multiwfn的結(jié)果為-0.434476 2.840406 0.000000，換算成Debye為單位就是-1.104329 7.219591 0.000000。Gaussian直接輸出的3號激發(fā)態(tài)的偶極矩為 X= -1.1033 Y= 7.2217 Z= 0.0000 可見相符得很好。同時這也表明IOp(9/40=3)的精度足夠了，沒太大必要用到IOp(9/40=4)。 PS：在Gaussian中輸出激發(fā)態(tài)偶極矩是使用例如下面這樣的關(guān)鍵詞，在輸出文件末尾就會由L601模塊輸出第3個激發(fā)態(tài)的偶極矩 #P b3lyp/6-31+G* TD(root=3,nstates=5) density=rhoci 注意這里用了rhoci關(guān)鍵詞，如果只寫density的話，那么Gaussian傳遞給L601模塊的激發(fā)態(tài)的密度是弛豫的密度。而當用rhoci時，傳遞的是非弛豫的密度，這才是和通過組態(tài)系數(shù)和基態(tài)軌道直接產(chǎn)生的密度直接對應(yīng)的。 [ Last edited by sobereva on 2014-4-14 at 19:08 ] |
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