中科大MaterialsStudio培训教程.ppt

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1、反应物产物过渡态(能量鞍点)反应势垒反应能反应坐标目的:介绍如何使用DMol3和ReactionPreview工具进行过渡态搜索的计算。对简单反应，这种方法是有效的。模块:MaterialsVisualizer,DMol3前提:用局域内坐标对固体进行结构优化。用LST/QST搜索过渡态背景对任何反应的势能面的探索都要求知道反应进程中每一步的结构和能量，或者动力学和热动力学的快照(snapshots)。特别重要的是决定反应速率的那一步，这通常需要找到那些难以捕获的过渡态结构。有一些方法对找到过渡态的结构是很有效果的，其中比较知名的就是线性同步度越(l

2、inearsynchronoustransit,LST)和二次同步度越(quadraticsynchronoustransit,QST)。本例中，我们将介绍DMol中的LST/QST工具的使用，将会看到如何使用LST/QST搜索乙烯醇转变为乙醛的H转移反应的过渡态结构。CH2CHOH→CH3CHO本例包括以下内容：?1.建立一个计算模型?2.优化分子结构?3.定义原子对?4.用LST/QST的方法计算过渡态?5.优化过渡态结构1.建立一个计算模型选择creatinganewproject，建立名为vinylOH的project。在本单元中，你要在两个

3、不同的3DAtomistic界面中建立反应物和产物模型。第一步就是打开一个新的3DAtomistic界面，构建反应物乙烯醇(vinylalcohol)。点击工具栏里的Newbutton，选择3DAtomistic。在Sketch工具条上，点击SketchAtom按钮。将鼠标移至3DAtomistic界面，连续点击三次鼠标，画三个连接的碳原子。按一下键盘上的ESC键。改为球棍显示在3DAtomistic上，点击选择第三个C原子。点击ModifyElement按钮上的选择箭头，选择氧元素。刚才被选的原子由碳原子变成了氧原子。点击碳-碳键一次，选中。点击S

4、ketch工具条上的ModifyBondType键，选择双键，从而把单键变成双键。点击别处，取消选择碳-碳键。按下AdjustHydrogen按钮，点击一次Clean按钮，拖动结构模型，使得和下图相似，以球棍模型显示。在Project浏览器内，右击3DAtomistic.xsd，选择Rename，将其重新命名为reactant.xsd。在3DViewer上选择Selection按钮，双击乙烯醇结构中的任何一个原子。这样乙烯醇的每一个原子都被选上，颜色显示为黄色。*在这个新的3D界面文件中，点击O-H键。按下键盘上的DELETE键。点击SketchAt

5、om按钮，然后是孤立的H原子，以及亚甲基团中的C原子。如果画分子有问题，则删除3DAtomistic.xsd上的原子，再进行CTRL+C、CTRL+V。*在键盘上按下CTRL+C。选中的结构文件被复制到了剪贴板。*用File/New…打开一个新的3DAtomistic文件，按下键盘上的CTRL+V。*结构模型被粘贴到刚刚新打开的3D界面上。现在需要改变化学键和对原子重新排布以得到产物结构。点击一次Clean按钮。现在结构就和下面的看上去相似了。点击一次C-O键，由单键改为双键。连续双击C-C键，C-C键就会由双键变为三键，然后又变成单键。现在需要把该

6、结构的文件名改为product.xsd。右击工作浏览器Project内的3DAtomistic.xsd，将其名称改为product.xsd，回车。2.优化分子结构为了优化LST/QST的计算性能，需要对反应物和产物的结构进行优化。这个工作可以通过DMol3的几何优化功能来完成。点击别处，取消选择结构。按下工具条上的DMol3按钮，然后选择下拉条中的Calculation。DMol3的计算对话框显示出来。将Task由Energy改为GeometryOptimization。确认Quality设为Medium。将泛函改为GGABP。刚才指定了使用的Ha

7、miltonian和计算的精度。精度决定了使用的基组(basisset)和轨道的截断cutoff。这里基组为DND。可以在Electronic栏里检查这些参数的设置。现在需要应用电子分布热平滑thermalsmearing来加快结构优化的收敛。点击Electronic标签。检查SCF是不是设为Medium。按下More…按钮，显示了DMol3的Electronic选项对话框。在SCF标签栏里，勾选上Usingsmearing选项。关闭DMol3Electronic选项对话框。现在准备开始计算了。让reactant.xsd成为当前工作文件。点击JobC

8、ontrol标签。按下More…按钮，显示了DMol3的工作控制选项对话框。确认Updatestructur