Как в QC программах обычно строят геометрию по внутр. координатам?

вопросы строения молекул и квантовой химии
Ответить
Аватара пользователя
Vit Nhoc
Сообщения: 1314
Зарегистрирован: Сб июн 06, 2015 12:28 pm

Как в QC программах обычно строят геометрию по внутр. координатам?

Сообщение Vit Nhoc » Пт янв 10, 2025 11:52 am

Я давно хотел сделать в Chemcraft какую-то молекулярную механику, сейчас вот очередной повод этим заняться. Я сделал в новой версии одномерный PES скан, и теперь хочу сделать его многомерным, чтобы пользователь мог перебрать все ключевые двугранные углы в молекуле, для конформационного поиска. Если просто выставлять значения этих двугранников, часто молекула будет получаться с наезжающими друг на друга атомами:

Изображение

Чтобы этой проблемы не было, надо поменять геометрию, растащить близкие атомы, не изменив при этом сканируемые параметры. Как это сделать? Надо полагать, надо реализовать молекулярную механику, чтобы атомы отодвинулись друг от друга из-за отталкивания.
Я сейчас думаю сделать очень простую модель: координаты атомов в молекуле будут строиться по набору внутренних координат, функционал будет стараться держать все расстояния и углы поближе к исходным, но всё-таки атомы будут отталкиваться. И возникает вопрос – как, во-первых, выбрать параметры для ММ, и во-вторых, как по параметрам строить геометрию? Как это обычно делается в программах типа Гауссиана или Орки?
У меня есть опыт построения Z-матриц, но обычная Z-матрица не позволяет замкнуть циклы. Но я уже делал Z-матрицы с двумя расстояниями вместо расстояния и угла. Это моё ноу-хау, или в Гауссиане это уже сделано?
Не бойтесь будущего, оно не настоящее.

Аватара пользователя
amge
Сообщения: 2045
Зарегистрирован: Вт июл 31, 2007 11:42 am

Re: Как в QC программах обычно строят геометрию по внутр. координатам?

Сообщение amge » Вс янв 12, 2025 11:22 am

Vit Nhoc писал(а):
Пт янв 10, 2025 11:52 am
Но я уже делал Z-матрицы с двумя расстояниями вместо расстояния и угла. Это моё ноу-хау, или в Гауссиане это уже сделано?
Такого не встречал. Часто используются два валентных угла вместо валентного и диэдрального.

Аватара пользователя
Vit Nhoc
Сообщения: 1314
Зарегистрирован: Сб июн 06, 2015 12:28 pm

Re: Как в QC программах обычно строят геометрию по внутр. координатам?

Сообщение Vit Nhoc » Вс янв 12, 2025 2:07 pm

amge писал(а):
Вс янв 12, 2025 11:22 am
Vit Nhoc писал(а):
Пт янв 10, 2025 11:52 am
Но я уже делал Z-матрицы с двумя расстояниями вместо расстояния и угла. Это моё ноу-хау, или в Гауссиане это уже сделано?
Такого не встречал. Часто используются два валентных угла вместо валентного и диэдрального.
Как же без этого описать нормально бензольное кольцо?

Посмотрел лишний раз внутренние параметры в расчёте толуола на гауссиане (! Initial Parameters !):

Изображение

Всё так, шесть расстояний в цикле, а не пять.
Не бойтесь будущего, оно не настоящее.

Аватара пользователя
amge
Сообщения: 2045
Зарегистрирован: Вт июл 31, 2007 11:42 am

Re: Как в QC программах обычно строят геометрию по внутр. координатам?

Сообщение amge » Пн янв 13, 2025 6:50 am

Vit Nhoc писал(а):
Вс янв 12, 2025 2:07 pm
Как же без этого описать нормально бензольное кольцо?
Вычисляются всевозможные (избыточные) внутренние координаты, из них составляются линейные комбинации специального вида (3N-6 штук) и в них оптимизируется геометрия. См., например, вот и вот. Давным-давно, когда ничего подобного нигде еще не было реализовано, я, руководствуясь процитированными работами, пробовал вручную составлять такие комбинации ("natural internal coordinates") в GAMESS (у него тогда уже был интерфейс для этого). Муторно, но оптимизация в таких координатах идет очень хорошо.

Аватара пользователя
Vit Nhoc
Сообщения: 1314
Зарегистрирован: Сб июн 06, 2015 12:28 pm

Re: Как в QC программах обычно строят геометрию по внутр. координатам?

Сообщение Vit Nhoc » Пн янв 13, 2025 7:30 pm

amge писал(а):
Пн янв 13, 2025 6:50 am
Vit Nhoc писал(а):
Вс янв 12, 2025 2:07 pm
Как же без этого описать нормально бензольное кольцо?
Вычисляются всевозможные (избыточные) внутренние координаты, из них составляются линейные комбинации специального вида (3N-6 штук) и в них оптимизируется геометрия. См., например, вот и вот. Давным-давно, когда ничего подобного нигде еще не было реализовано, я, руководствуясь процитированными работами, пробовал вручную составлять такие комбинации ("natural internal coordinates") в GAMESS (у него тогда уже был интерфейс для этого). Муторно, но оптимизация в таких координатах идет очень хорошо.
Я пока не понимаю принцип. Действительно, когда в Гауссиане перечисляются внутренние параметры, их число больше числа степеней свободы. Но если даже взять какие-тол параметры, являющиеся их линейными комбинациями, так чтобы этих параметров было ровно 3N-6 - как по этим параметрам строить декартовы координаты?
Не бойтесь будущего, оно не настоящее.

Аватара пользователя
amge
Сообщения: 2045
Зарегистрирован: Вт июл 31, 2007 11:42 am

Re: Как в QC программах обычно строят геометрию по внутр. координатам?

Сообщение amge » Вт янв 14, 2025 9:05 am

Vit Nhoc писал(а):
Пн янв 13, 2025 7:30 pm
как по этим параметрам строить декартовы координаты?
По крайней мере в первой из приведенных ссылок есть описание. См. также здесь.

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 13068
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: Как в QC программах обычно строят геометрию по внутр. координатам?

Сообщение Гесс » Сб янв 25, 2025 2:13 am

непонимаю вопроса.
Дефолтами гауссиана являются внутренние избыточные. Поэтому в бензоле 6 расстояний.
Да, можно задать Z-matrix, это самое старое и наименее эффективное решение.
Как построить декарты из Z-matrix?
Помещаем первый атом в координаты 0,0,0
Для второго атома нам известно расстояние от первого a1
Помещаем его в точку a1,0,0
для третьего атома нам известно расстояние от второго и угол 1-2-3
при условии что третий атом имеет z-координату 0, этого достаточно чтобы вычислить все прочие координаты.
начиная с четвертого атома положения атомов определены однозначно (кроме случаев использования угла 180 и 0, поскольку с ними дэдральники теряют смысл)

Использование расстояний вместо углов и даже диэдралов - или точнее использование в роли координат для каждого атома набора из трех расстояний от известных атомов - не нова, это есть в Теракеме как опция (помнится не дефолт).

Ответить

Вернуться в «квантовая химия и моделирование»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 3 гостя