Pytanie:
DFT vs. MP2 dla stacked dimer
PracticalChemist
2019-07-09 18:31:15 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Niedawno przyjrzałem się tym dwóm publikacjom, w których analizowałem właściwości zmodyfikowanych zasad DNA (2-aminopuryny i 8-winylo-A) w stanie wzbudzonym i jak wpływa na nie łączenie z naturalnymi zasadami nukleinowymi:

  1. Jean, JM; Hall, K. B. Wygaszanie fluorescencji 2-aminopuryny i okresy życia: Rola układania zasad. Proceedings of the National Academy of Sciences 2001, 98 (1), 37–41 DOI: 10.1073 / pnas.98.1.37.
  2. Kenfack, CA; Burger, A .; Mély, Y. Właściwości stanu wzbudzonego i przejścia fluorescencyjnej 8-winylowej adenozyny w DNA. J. Fiz. Chem. B 2006, 110 (51), 26327–26336 DOI: 10.1021 / jp064388h.

Krótko mówiąc, autorzy rozważali dimery zawierające odpowiednią zmodyfikowaną zasadę i każdą z naturalnych zasad. Geometrie poszczególnych monomerów zoptymalizowano za pomocą MP2 / 6-31G (d, p), zachowując ich względne położenie w dimerze. Następnie autorzy zbadali właściwości stanu wzbudzonego za pomocą TDDFT (B3LYP / 6-311 + G (d)), aby zidentyfikować stany ciemne, które mogą wskazywać na wygaszanie fluorescencji zmodyfikowanych zasad.

Nie jestem ekspertem w chemii teoretycznej, więc zastanawiałem się, jak motywowano tutaj wybór metod. W szczególności, dlaczego do optymalizacji geometrii użyto MP2, a nie DFT? Czy ma to związek z lepszym opisem oddziaływań dyspersyjnych przez MP2?

Autorzy do obliczeń TDDFT wykorzystali zbiór bazowy 6-311 + G (d). Chcę wypróbować podobne obliczenia za pomocą ORCA. Zgodnie z podręcznikiem i zasobami online od twórców, zestawy podstawowe Ahlrich wydają się być preferowane w stosunku do zestawów podstawowych w stylu Pople. Czy mogę spodziewać się podobnej (lub lepszej / gorszej) dokładności z def2-TZVP? Jest również potrójnym zeta i zawiera funkcje polaryzacyjne na ciężkich atomach, ale brakuje mu funkcji dyfuzyjnych, które były obecne we wspomnianych powyżej badaniach. Czy i tak byłyby ważne w takim przypadku, gdyby badano tylko przejścia walencyjne?

Ciekawe pytanie, ale celem tej witryny jest zebranie ogólnych problemów / odpowiedzi, które są przydatne dla wielu ludzi. / Poprawiłoby twoje pytanie, gdybyś zwięźle podsumował metody i modele używane w dwóch artykułach.Większość ludzi nie pobierze tego artykułu i nie przeczyta go tylko po to, aby zrozumieć, o co prosisz, a „Niektóre zmodyfikowane zasady DNA” nie wystarczą, aby zrozumieć, które interakcje mogą być ważne z punktu widzenia autora.Byłoby też lepiej, gdybyś skupił się na jednym pytaniu (np. DFT vs MP2) zamiast na wielu mniejszych.
Dziękuję Greg.Dodałem krótki akapit opisujący metody stosowane w artykułach.
Jeden odpowiedź:
Martin - マーチン
2019-07-09 19:49:21 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Obydwa artykuły, które Pan odwołuje się do stosowanych metod, były w zasadzie najnowocześniejsze w swoim czasie (Gaussian 98/03 w porównaniu z Gaussian 16 obecnie). Ale to było prawie dwadzieścia (lub piętnaście) lat temu. Obecnie na szczęście dysponujemy bardziej rozwiniętymi metodami i należy sprawdzić, czy uzyskane wówczas wyniki są nadal spójne. Przegląd (wprawdzie również nieco przestarzały) można znaleźć tutaj: Kryteria wyboru funkcji DFT.

Krótko mówiąc: nie można wiarygodnie przeprowadzać obliczeń na kompleksach, w których interakcje niekowalencyjne są dominujący. Musisz użyć metody, która traktuje dyspersję przynajmniej na poziomie wyprowadzonym empirycznie. Popularnym przykładem jest program Grimmes DFT-D3, który jest również dostępny w wielu kodach ESS. (Punktem wyjścia jest The Journal of Chemical Physics 2010, 132 (15), 154104.) W pół -empiryczna metoda xtb, nowsza wersja jest już zaimplementowana.

Z tego powodu myślę, że (ponieważ czytam tylko sekcje dotyczące metod) użyli MP2 do optymalizacji struktury molekularnej, ponieważ odzyskuje do pewnego stopnia interakcje dyspersyjne.

Nie mogę powiedzieć, czy DFT jest odpowiedni dla twoich badań. Dokładne badanie najnowszej literatury z pewnością zapewni znacznie lepszy wgląd.

Podstawy Pople, chociaż stanowią doskonały przykład pozwalający zrozumieć ich strukturę, są ogólnie okropnym wyborem w przypadku prawie wszystkiego praktycznego. Dostępnych jest wiele zestawów podstawowych, które zapewniają bardziej spójne wyniki i są lepiej zoptymalizowane pod kątem działania w nowoczesnych kodach ESS. Jeśli brakuje implementacji w wybranym programie ESS, masz dużą szansę znaleźć go w Bibliotece wymiany zestawów podstawowych.

W przypadku ORCA jest ich większość (jeśli nie wszystkie) Dostępne są warianty def2 Ahlrichsa, patrz biblioteka wejściowa ORCA.
Spodziewałbym się, że do badania takich kompleksów potrzebne są rozszerzone zestawy bazowe (ma-def2-XVP lub def2-XVPD).

Dziękuję za szczegółową odpowiedź, Martin! Kiedy mówisz, że wyniki powinny być sprawdzane pod kątem spójności, czy masz na myśli, że geometrie powinny zostać ponownie zoptymalizowane na różnych poziomach teorii (np. SCS-MP2 lub podwójna hybryda, taka jak B2PLYP z D3 (BJ)korekcja itp.) przed oceną zachowania stanu wzbudzonego różnymi metodami O ile rozumiałem opis metod w artykułach, autor najpierw optymalizował indywidualnie monomery, a następnie umieszczał je w dimerach w ustalonej orientacji.Czy naprawdę można było oczekiwać poprawy geometrii w tym przypadku?
@PracticalChemist W takich przypadkach wątpliwe jest oczekiwanie „lepszego” opisu struktury molekularnej.Naprawdę nie rozumiem, dlaczego indywidualnie optymalizują struktury monomerów tylko po to, aby ustawić je w ustalonej pozycji (z rentgena iirc);Przypuszczam, że podobne wyniki można by było osiągnąć za pomocą pojedynczego punktu na rtg.Jednakże, ponieważ istnieją metody, które obejmują oddziaływania niekowalencyjne, zakładam, że ogólny opis, również w odniesieniu do TDDFT lub stanów wzbudzonych, byłby lepszy.Jednak nie jestem ekspertem w tej dziedzinie;Wydaje mi się, że nowsza literatura jest bardziej pomocna.
Trafiłem na to odniesienie, które jest komplementarne do odpowiedzi @Martin- マ ー チ may i może okazać się pomocne: [Lars Goerigk i Nisha Mehta, A Trip to the Density Functional Theory Zoo: Warnings and Recommendations for the User, Australian Journal of Chemistry, 2019.] (https://doi.org/10.1071/CH19023


To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 4.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...