Моделирование структур на основе Gd-фуллерена

[FullerPhy]

Доброго времени суток участникам форума.
Я физик, занимаюсь фуллеренами, а именно изучением стабильности гибридных структур на основе Gd-фуллеренов. Использую оптические методы.
Насколько реально методами квантовой химии/молекулярной динамики изучить поведение определенных эндометаллофуллеренов при термической и ультразвуковой обработке?
Если ДА, то с чего мне собственно начать и как это реализовать (Гугл не предлагать)?
FireFly-то я скачал, а что теперь с ним делать, даже не подозреваю. Что из софта еще понадобится? Какие статьи полезно почитать...?

[Лечащий Врач]

Простой поиск в ISI Web of Knowledge неожиданно указал на статью в ДАНе про расчет фуллеренов методами молекулярной динамики:

L.G. Domracheva-L’vova, G.A. Domrachev, E.G. Domracheva, E. Huipe Nava, 2008, published in Doklady Akademii Nauk, 2008, Vol. 422, No. 2, pp. 208–209.

В электронном виде нет, но зато должно быть у вас в библиотеке Только учтите, что ДАН - нерецензируемый журнал, так что данные могут оказаться неполными. С другой стороны, можно написать авторам — вдруг помогут с Вашей проблемой?

Термическую стабильность теоретически можно определить расчетным образом. С моделированием обработки ультразвуком, боюсь, шансов у Вас немного, процесс имхо слишком сложный.

Про то, как вообще считать фуллерены, нужно читать специализированные статьи. Пробуйте сами искать в ISI Web of Knowledge или в Scopus — скорее найдете что-то нужное, чем люди на форуме, которые от ваше темы далеки

Да, и сразу определитесь, какие ресурсы есть в Вашем распоряжении - потому что более-менее качественный расчет потребует недель компьютерного времени.

[FullerPhy]

Дошли, так сказать, руки до дела...
Пытаюсь в FireFly рассчитать оптимизацию геометрии Gd@C60.
Никогда подобными расчетами не занимался. Взял отсюда шапку, но она для расчета N@C60:

Код: Выделить всё

$CONTRL SCFTYP=UHF RUNTYP=OPTIMIZE MAXIT=200 MULT=4 $END
$BASIS GBASIS=MNDO $END
$SCF DIRSCF=.TRUE. UHFNOS=.F. NCONV=6 $END 

Если я правильно разобрался, то MNDO можно использовать только до Xe. Не могу сообразить, какой тогда для гадолиния взять базис и как его оформить?
С MNDO работает и не ругается, но когда через Chemcraft пытаюсь просмотреть результаты, то атом гадолиния не отображается во вкладке Abstract, да и вообще не видно шагов оптимизации в окне слева - только пункт "Single point geometry (bohr)".
И какие особенности кроме понижения симметрии до C1 будут, если "прилепить" к Gd@C60, например, аминокислоту - для растворимости фуллерена?

[alxyppv]

MULT=8
для начала...
и флаг Вам в руки...
полуэмпирика с Gd - это как-то весьма сомительно, сомневаюсь что для него есть потенциалы, и уж во всяком случае, не в MNDO

[FullerPhy]

Ладно, гадолиний пока оставлю в покое...
Попробовал "прилепить" некоторые адденды к C60. Оптимизировал геометрию. Как можно судить о растворимости данной структуры?
Только вчера сел за программу, поэтому с параметрами особо не разобрался, скорее "методом тыка"...

Код: Выделить всё

 $CONTRL MAXIT=200 RUNTYP=OPTIMIZE LOCAL=NONE $END
 $SYSTEM MWORDS=250 $END
 $BASIS GBASIS=MNDO $END
 $SCF DIRSCF=.TRUE. NCONV=6 $END 
 $STATPT OPTTOL=0.0001 NSTEP=200 $END 
 $GUESS GUESS=HUCKEL $END
 $DATA
C60-Pro
C1
CARBON      6.0     -0.270097503         1.070030485         3.343490020
CARBON      6.0     -1.502981667         0.290205242         3.215955960
CARBON      6.0     -1.097308548        -1.145422595         3.153273131
CARBON      6.0      0.280807930        -1.268566128         3.240089832
CARBON      6.0      0.844890153         0.112678321         3.341029492
CARBON      6.0     -0.675534002         1.278397556        -3.401229235
CARBON      6.0     -1.231003921        -0.082571747        -3.514400349
CARBON      6.0     -0.105144609        -1.033892623        -3.505089200
CARBON      6.0      1.145370394        -0.258983939        -3.395489696
CARBON      6.0      0.791927855         1.169289601        -3.329309192
CARBON      6.0     -0.152122832         2.308593796         2.692517689
CARBON      6.0      1.101190597         2.650273337         2.003923189
CARBON      6.0      0.758842663         3.378157739         0.767799339
CARBON      6.0     -0.710076846         3.484202121         0.695840387
CARBON      6.0     -1.270663830         2.819587606         1.887124926
CARBON      6.0     -2.565371296         0.778949395         2.464441852
CARBON      6.0     -2.452810482         2.072367389         1.777826131
CARBON      6.0     -3.140201188         1.961727169         0.477825309
CARBON      6.0     -3.693559576         0.600033354         0.363495197
CARBON      6.0     -3.338670644        -0.138291972         1.583117929
CARBON      6.0     -1.852898660        -2.038525182         2.290892160
CARBON      6.0     -2.999543887        -1.483813881         1.511377050
CARBON      6.0     -3.008121117        -2.180988297         0.223747889
CARBON      6.0     -1.878931279        -3.122923629         0.236923746
CARBON      6.0     -1.197826704        -3.016712183         1.560325084
CARBON      6.0      1.125048187        -2.468327886         2.773634270
CARBON      6.0      0.252128774        -3.475154673         1.782362406
CARBON      6.0      0.965993498        -3.342365862         0.409414981
CARBON      6.0      2.171481180        -2.539853930         0.514099160
CARBON      6.0      2.190624259        -1.884870455         1.810740168
CARBON      6.0      2.026418831         0.446609175         2.699055680
CARBON      6.0      3.274515966         0.078734557         0.713047155
CARBON      6.0      2.941318498         1.512842832         0.777923558
CARBON      6.0      2.165541949         1.737715003         2.008714005
CARBON      6.0      0.327022465        -3.421208655        -0.823683931
CARBON      6.0      0.879337847        -2.766628150        -2.016154176
CARBON      6.0     -0.232313802        -2.258299214        -2.839159867
CARBON      6.0     -1.490467965        -2.607032090        -2.158347399
CARBON      6.0     -1.153309847        -3.331980575        -0.924625477
CARBON      6.0      3.300048772        -0.575642113        -0.522828251
CARBON      6.0      2.974224696         0.157837839        -1.759308391
CARBON      6.0      2.209193261        -0.750880905        -2.630660153
CARBON      6.0      2.069059887        -2.036880607        -1.923292149
CARBON      6.0      2.730793077        -1.921383984        -0.621908717
CARBON      6.0      1.501237254         3.164579592        -0.399262511
CARBON      6.0      0.816617228         3.051790614        -1.700025852
CARBON      6.0      1.519392789         2.033635032        -2.500141461
CARBON      6.0      2.638119026         1.514950054        -1.694731077
CARBON      6.0      2.624623718         2.210156913        -0.393622443
CARBON      6.0     -2.608299745         2.595894577        -0.650227913
CARBON      6.0     -2.599518338         1.901466030        -1.951055577
CARBON      6.0     -1.342860107         2.245447306        -2.639871241
CARBON      6.0     -0.578159300         3.153925614        -1.767925508
CARBON      6.0     -1.360581306         3.373330051        -0.538391347
CARBON      6.0     -3.345319493        -1.485169507        -0.948077068
CARBON      6.0     -2.562791386        -1.703648912        -2.173158677
CARBON      6.0     -2.427030889        -0.408119902        -2.864678773
CARBON      6.0     -3.128560062         0.610515212        -2.061951667
CARBON      6.0     -3.693403576        -0.058203620        -0.875118735
CARBON      6.0      2.707155764        -0.595704489         1.887238027
CARBON      6.0      1.761781149        -3.097222740         4.057010775
CARBON      6.0      3.083163360        -3.904992357         3.936294757
OXYGEN      8.0      4.186608796        -3.053523146         4.030568067
HYDROGEN    1.0      4.996058703        -3.543934020         4.012219654
HYDROGEN    1.0      3.125366799        -4.500100922         2.988593808
HYDROGEN    1.0      3.097581996        -4.661162982         4.768889041
HYDROGEN    1.0      1.931930348        -2.272759919         4.789716840
HYDROGEN    1.0      1.015097957        -3.754965106         4.553107432
NITROGEN    7.0      0.210200735        -4.891616124         2.234333314
CARBON      6.0      0.970108583        -5.903747180         1.712321334
CARBON      6.0      0.611183446        -7.216162434         2.343335525
CARBON      6.0     -0.495831886        -6.842637935         3.364530612
CARBON      6.0     -0.652787856        -5.361944522         3.188877763
HYDROGEN    1.0     -1.356455385        -4.746698118         3.729283508
HYDROGEN    1.0      1.489041485        -7.688403659         2.836375433
HYDROGEN    1.0      0.249594721        -7.946036605         1.586212595
HYDROGEN    1.0     -0.206180668        -7.104463589         4.405946047
HYDROGEN    1.0     -1.447148511        -7.381554488         3.162884879
OXYGEN      8.0      1.643857442        -6.316483857         0.502747019
CARBON      6.0      2.615705034        -5.604038387         0.380994787
OXYGEN      8.0      3.134825074        -6.324713884        -0.313737223
CARBON      6.0      2.926192113        -4.548679256        -0.343491677
HYDROGEN    1.0      2.482003845        -3.871553546        -1.022763853
HYDROGEN    1.0      3.754336101        -3.853117204        -0.780591570
HYDROGEN    1.0      3.400848212        -4.912128596        -0.881918405
 $END

[amge]

Ладно, гадолиний пока оставлю в покое...

А я попробовал ради эксперимента.
Противная штука: scf поначалу с трудом сходится (потому что mult=7 ?). Подозреваю, что в GAMESS намучаетесь, если за нее возьметесь. Я считал Природой, DFT/PBE в релятивистком полноэлектронном базисе L1 (типа cc-pVDZ), симметрия С1. Оптимизация геометрии на 4 ядрах заняла 6 ч (для сравнения: сам фуллерен - 1ч на 2 ядрах).

Как можно судить о растворимости данной структуры?

Насколько я понимаю, квантово-химические методы прямого ответа на этот вопрос не дают. Только общие соображения. В случае с гадолинием, например, происходит перенос заряда, так что Gd становится почти +3. Атом металла располагается внутри фуллерена несимметрично (прижимается к стенке), поэтому вся структура приобретает здоровый дипольный момент, а это фактор, благоприятсвующий растворимости в полярных растворителях.

[alxyppv]

(потому что mult=7 ?)

или mult=9... это такая хорошая система, как раз для однотерменинантного приближения...
т.е. mult=9 это высокоспиновое состояние (спин С60 и металла параллельны), оно еще как-то одним детерминантом описывается, но вот когда спины металла и клетки антипараллельны (mult=7) - т.н. "broken symmetry state" - тут вообще то надо что-то посложнее чем ДФТ брать - только такую большую систему этим чем-то не поднять. Можно кончечно считать что ДФТ корректно его описывает, во всяком случае его энергию, но можно и здорово провраться. Так что если и считать такую систему, только в высокоспиновом состоянии.

[amge]

Ух ты! Я и слов то таких половины не знаю.
В свое оправдание скажу, что это совсем не моя тематика, чистое любопытство, причем сам я ничего не выдумал, просто повторял расчет вслед за какими-то китайцами (это они сказали, что у основного состояния mult=7, и считали тоже по DFT).