Pytanie:
Czy nowoczesne metody DFT z korektą dyspersji zapewniają dokładniejsze geometrie molekularne?
Geoff Hutchison
2016-08-08 23:27:50 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Dyskutowałem z kolegą o zastosowaniu nowoczesnych funkcjonałów gęstości z korekcją dyspersji. Przyjmuję to prawie jako pewnik, że metody generalnie dają „lepsze” (dla jakiejś definicji) geometrie, oprócz dokładniejszych prognoz właściwości termodynamicznych i innych.

Oczywiście, ponieważ korekcja dyspersji obejmuje interakcje międzycząsteczkowe (np. kompleksy van der Waalsa), powinny działać lepiej niż „zwykłe” funkcjonały. Ciekawi mnie Intramolekularna geometria.

Czy są jakieś wzorce porównawcze dotyczące długości wiązań, kątów itp. Porównujących różne metody obliczeniowe (DFT i inne ) do struktury kryształu lub innych geometrii?

Innymi słowy, jak dokładne są różne metody obliczeniowe w uzyskiwaniu właściwości geometrycznych poszczególnych cząsteczek?

Pamiętam, że kilka lat temu wykonałem swój własny, bardzo mały test porównawczy i z moich badań nie stwierdziłem prawie żadnej różnicy dla geometrii kilku małych cząsteczek organicznych. Ale w moich układach były tylko (wewnątrzcząsteczkowe) wiązania H, nie było żadnych kompleksów związanych z dyspersją. W tamtym czasie jedynym mniej lub bardziej obszernym badaniem, jakie znalazłem, było [to] (http://dx.doi.org/10.1002/jcc.20570). Patrz w szczególności sekcja „Geometry Optimization with DFT-D” na str. 564-567.
Cytuję z wyżej wymienionego artykułu: „Empiryczna korekta dyspersji [...] znacząco poprawia geometrie międzycząsteczkowe przy zastosowaniu przynajmniej zestawu bazowego TZVP. Dotyczy to zwłaszcza kompleksów dyspersyjnych, gdzie błąd RMS jest zmniejszony. do 25 razy [...] "
@Wildcat - Doceniam uwagi dotyczące kompleksów międzycząsteczkowych i geometrii. Powinienem był być bardziej szczegółowy, ponieważ byłem ciekawy * wewnątrzcząsteczkowych * parametrów i geometrii. Wydaje mi się, że powinno być trochę lepiej, ponieważ istnieją również wewnątrzcząsteczkowe wiązania wodorowe i efekty dyspersji, ale nie znalazłem o tym zbyt wiele.
Artykuł dr Greely poświęcony powierzchni naukowej omawia wpływ korekcji vdw na adsorpcję i uwodornianie furfuralu. http://ac.els-cdn.com/S0039602813003518/1-s2.0-S0039602813003518-main.pdf?_tid=3f046148-5e4f-11e6-958b-00000aab0f27&acdnat=1470760693_12023ff08a1227d76768632b8300805
@GeoffHutchison Nie jestem świadomy obszernej recenzji, ale istnieje kilka artykułów analizujących wpływ korekt vdW w [peptydach] (http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2015/CP/C4CP05541A# ! divAbstract). Także pasujące prace Truhlara na temat „słabo związanych” kompleksów nie obejmują funkcjonałów z korekcją dyspersji.
Chociaż większość artykułów dotyczy efektów międzycząsteczkowych, powinny one zawierać informacje niezbędne do podjęcia decyzji o wewnątrzcząsteczkowych efektach strukturalnych. [Ten artykuł] (http://scitation.aip.org/content/aip/journal/jcp/138/20/10.1063/1.4807330) to ładne podsumowanie efektów. Erin Johnson jest bardzo aktywna w rozproszeniu, podobnie jak Alexander Tkachenko. Jeden z ich dokumentów może zawierać to, czego szukasz.
Przeprowadziłem badanie porównawcze na kilku prostych układach dimerowych (w sumie około 8 atomów) z niewielkimi lub znaczącymi składnikami dyspersji w zależności od konformacji. DFT-D wypadł ogólnie lepiej dla tego typu systemów (pełne optymalizacje) niż prostsze przybliżenia DFT. (EDYCJA: geometrie dały początek lepszym energiom wiązania. Nie porównywałem rzeczywistych długości wiązań, kątów itp.).
Innym przykładem, w którym dyspersja jest krytyczna, jest: [* Angew. Chem. Int. Wyd. * ** 2010, ** * 49 * (41), 7440–7443] (https://doi.org/10.1002/anie.201001892)
Trzy odpowiedzi:
F'x
2016-08-09 02:40:10 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Obawiam się, że nie znam pracy szczegółowo omawiającej wpływ korekcji dyspersji DFT na wewnątrz właściwości molekularne. Należy jednak zauważyć, że dla deskryptorów krótkiego zasięgu (takich jak długości wiązań i kąty zginania) poprawki dyspersji nie będą miały na nie wpływu, ponieważ odpowiadają odległościom poniżej typowej odległości, na której następują poprawki. Różne schematy różnią się sposobem działania, ale zazwyczaj poprawki (w schematach Grimme) są tłumione poniżej odległości ~ 6 Å. Z mojego doświadczenia wynika również, że poprawki dyspersji nie wpływają na takie lokalne właściwości strukturalne.

Jednak masz rację, że korekty dyspersji wpłyną na strukturę wewnątrzcząsteczkową w większej skali, w szczególności na „miękkie” lub „elastyczne”. ”Długie cząsteczki z wieloma konformacjami. W tym miejscu warto zauważyć, że tak zwane poprawki „dyspersyjne” w rzeczywistości odpowiadają brakowi rozliczania w lokalnych funkcjonałach DFT efektów korelacji średniego i dalekiego zasięgu . Tak więc faktycznie oczekuje się, że korekty - lub nielokalne funkcjonały, w tym wyrażenia dyspersyjne - faktycznie będą działać lepiej również dla nich.

Chyba że, jak w przypadku schematu korekcji dyspersji dwóch ciał z 2006 roku Grimme (często nazywanego „D2”), korekty dyspersji są często zbyt silne i powodują, że odległość między cząsteczkami jest nieco za mała (zamiast o wiele za duża)!


Edytuj: Teraz, gdy przychodzi mi do głowy jest to jeden skrajny przykład układu wewnątrzcząsteczkowego, który został szczegółowo zbadany poprawki dyspersji dotyczą helikopterów. Wykazano (na przykład tam i tam), że poprawki dyspersji poprawiają dokładność struktur obliczeniowych i energii w porównaniu z danymi eksperymentalnymi (lub obliczeniowymi wysokiego poziomu).

Właśnie z tego powodu kończymy test punktacji konformerów. Nasze robocze założenie jest dokładnie takie, że efekty od średniego do dalekiego zasięgu (np. Między segmentami sprzężonymi lub wewnątrzcząsteczkowymi wiązaniami wodorowymi) nie są dobrze traktowane przez istniejące pola sił intensywnie używane w generowaniu konformerów, ani przez poprzednie metody kwantowe. Dlatego konieczne jest użycie przynajmniej metod półempirycznych z korektą dyspersji.
@hBy2Py Po prostu usuń ostatni ukośnik i działa. (DOI: 10.1021 / jp404252v)
Tak, wykonaliśmy trochę pracy [helicene] (http://dx.doi.org/10.1021/jp404252v), więc znam te dokumenty.
TAR86
2017-03-06 13:24:43 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Zastrzeżenie: te artykuły pochodzą od mojej starej grupy i ode mnie. Ale mogą służyć jako punkt wyjścia dla czyichś własnych badań, nawet jeśli ktoś nie zgadza się z naszymi wnioskami.

Grupa Grimme, w tym ja, przyjrzała się eksperymentalnym, skorygowanym wstecznie rotacyjnym stałym o niewielkich do średniej wielkości cząsteczek organicznych jakiś czas temu. Nasz wniosek był taki, że nowoczesna korekcja dyspersji, tj. D3 (BJ) jest korzystna dla optymalizacji geometrii przy praktycznie nieistniejącym koszcie obliczeniowym. Odniesienia to: T. Risthaus, M. Steinmetz, S. Grimme, J. Comput Chem. , 35 , 1509 (2014), M. Steinmetz, S. Grimme, Phys. Chem. Chem. Fiz. , 15 , 16031 (2013).

Za pomocą tego pierwszego linku twoja anonimowość jest teraz wzniosła. ;-)
Geoff Hutchison
2020-07-09 23:32:59 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Nasza grupa właśnie opublikowała benchmark, biorąc pod uwagę ~ 6500 geometrii konformerów w ~ 650 molekułach. Stosując wysokopoziomowe energie DLPNO-CCSD (T) / def2-TZVP, stwierdziliśmy ogromny wzrost dokładności (z kilku wskaźników) przy stosowaniu korekcji dyspersji przy minimalnym koszcie w czasie.

„Ocena energie konformerowe wykorzystujące struktury elektroniczne i metody uczenia maszynowego ” Int. J. Quantum Chem. 2020

Na przykład średnia $ R ^ 2 $ span> korelacja między energiami B3LYP i DLPNO-CCSD (T) wyniosła 0,706 bez dyspersji i 0,920 z korektą dyspersji -D3BJ. Podobne efekty zaobserwowano w przypadku innych funkcjonałów.

Nasz wniosek jest taki, że wewnątrzcząsteczkowe interakcje niezwiązane są lepiej obsługiwane i, jak wspomniano przez F'x, odzwierciedlają zachowania w średnim i długim zasięgu standardowych funkcjonałów chemicznych.

tl; dr - użyj korekcji dyspersji do dowolnego obliczenia funkcjonału gęstości. Nawet na geometriach molekularnych jest ogólnie lepiej.



To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...