【摘 要】
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理论方法能量解析梯度的实现具有重要的意义,它可以为动力学模拟和平衡构型优化提供必需的力.这里介绍双杂化泛函的能量梯度的推导和实现,并系统研究了三个基于PBE(Perde
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理论方法能量解析梯度的实现具有重要的意义,它可以为动力学模拟和平衡构型优化提供必需的力.这里介绍双杂化泛函的能量梯度的推导和实现,并系统研究了三个基于PBE(Perdew-Burke-Ernzerhof)[1]的双杂化泛函PBE0-DH[2],PBE0-2[3]和xDH-PBE0[4]在构型优化方面的表现,测试的构型数据集包括三类：以共价键合的分子体系、分子间相互作用的复合物和反应过渡态体系.这三个双杂化泛函中,前两个为B2PLYP[5]型双杂化(bDH)泛函；最后一个为XYG3[6,7]型双杂化(xDH)泛函.bDH泛函的能量梯度实现和MP2更相似,xDH泛函由于能量表达式中的密度和轨道信息来自于另一个标准的Kohn-Sham泛函(比如PBE0[8]等)的自洽场计算,因而它们能量梯度的推导和实现会更加复杂.由于xDH泛函在杂化部分和二阶微扰部分都是不自洽的,两部分都需要求解coupled-perturbed Kohn-Sham(CPKS)方程.我们通过将这两部分结合起来定义一个总的Lagrangian并结合Z-vector法,从而只需求解一组CPKS方程,最终计算量和bDH泛函能量梯度类似[9].分析测试结果表明,这三个双杂化泛函在分子构型优化方面都有较好的表现,特别是xDH-PBE0泛函表现优异[9].
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