dmol中设置磁构型有如下几种方法:1)可以更改自旋多重度,根据体系的未配对电子数来更改多重度,S=n+1,比如说体系的未配对电子数是2个,那么自旋多重度只能取1,3,5,7......,算完后,比较能量2)在modify里更改高低自旋的搭配来实现不同磁构型,不过只能是共线型的,dmol不能考虑非共线磁结构。
Enck: make p1后设置指定的反铁磁排布,然后再寻找回对称性,但在寻找对称性之前要在options里把formalspin 勾上。
接着把Use formal spin as initial前打√,然后再算Stou: 在优化自旋的时候,初值一定要取的合适,不然得到的自旋结果很可能是不正确的。
原子少的体系可能还不要紧,但是多原子体系的话很容易出现这样的问题Enck: 在bulid-symmetry-find symmetry里,就会看到options。
这时候,Use formal spin as initial前打√是必须的,作用是启用前面的那些预设自旋encke,非常感谢你的帮助,另外额外想问你一个问题,对于自旋的设置,我一直都搞不太明白。
比如对于我研究的氧化铁体系,我在structure中导入结构,make P1 后,在modify/electronic configuration中设置了每一层原子不同的自旋方向,我的问题是:当我打开electronic configuration对话框,里面不是有个formal charge吗?那个值显示的是3,是不是就是氧化铁中的铁的化合价?然后如果点automatic,就自动变成2了,相应的low spin 和high spin也相应的发生变化,2代表什么?究竟应不应该在automatic前打上√呢?对于spin state中改选high还是low我也搞不清楚,我通常都是分别计算这两种情况下的能量看哪个能量低就选哪个,我不知道这样做可行不可行?期待你的答复,万分感激!Enck: 如果不是要求非常非常高,也就是正常情况下,计算软件本身就会对元素的基本性质进行判断,你选择自动加载电荷即可。
而对于自旋,你的做法是对的,理论上就应该做不同的设置找出最小值。
自旋中的high和low只不过是磁性元素在不同的体系中的磁矩大小,其实high和low本身没什么严格界限。
设置时,你可以手动设定磁性原子的最大可能的自旋(其实high就对应着最大自旋),即孤立原子时的自旋,比如Fe,价电子为3d6 4s2,其最大自旋为10-6=4uB(如果不知道为什么的话再问)。
而实际上,在化合物中,磁性原子自旋往往低于该值,在磁性材料中Fe一般为2.2uB,所以也可以设置接近实验值的数值,也就是3uB。
当然,不管设置什么(1-4),你可能会发现,他们都收敛于相同的基态,其能量变化不会太大,并且最终的磁矩也不会有太大差异。
那么,既然都能收敛到相同的基态,设定初始为0是否也可以呢,貌似设定为0时的情况不太一样,不会收敛到相同的基态。
这个时候,谁能量最低就取谁。
其实,对于一个未知体系,要获得确定的基态,还应该设定(不同的)铁磁、反铁磁等状态来计算,而这几种状态是一定要比较的,即在铁磁、反铁磁、亚铁磁以及顺磁态下比较能量高低。
当然了,如果结合实验,你可以很容易通过实验判断或者排除某些磁性状态。
至于电荷的设定,也可以采取类似的方法处理,看起来很繁杂,事实上往往可以确定某些参数使问题变得简单。
本质上,电荷在一个原子周围的大小分布,都没有一个绝对的值,说电荷密度,说轨道杂化,说处于成键态,都是一回事,因此也就没有了绝对意义上的离子键、共价键或金属键,都是相对成分大小。
记得有个重点讨论贴专门讨论铁磁的设置吧,可以翻出来看看有spin不为0的磁性原子,且这些原子spin方向相同,这个是铁磁。
有spin不为0的磁性原子,且这些原如果总的spin近似是0,这个是反铁磁。
如果总的spin不为0,那么就是亚铁磁。
【分享】自旋多重度的定义及常用软件设置方法作者: zzgyb (站内联系TA) 发布: 2008-01-01定义: 自旋多重度(spin multiplicity)=2S+1, S=n*1/2,n为单电子数。
所以,关键是单电子的数目是多少。
当有偶数个电子时,例如O2,共有16个电子,那么单电子数目可能是0,即8个alpha和8个beta 电子配对,对应单重态,但是也可能是有9个α电子和7个β电子,那么能成对的是7对,还剩2个α没有配对,于是n=2,对应的是多重度3。
同理还可以有多重度5,7,9,...一般而言,是多重度低的能量低,最稳定,所以,一般来说,偶数电子的体系多重度就是1。
但是也有例外,如果O2就是一个大家都知道的例子,它的基态是三重态,其单重态反而是激发态。
所以,总结一下,就是电子数目是偶数,未成对电子数目n=0,2,4,6,...自旋多重度是1,3,5,7,...电子数目是奇数,未成对电子数目n=1,3,5,7,...自旋多重度是2,4,6,8,...多数情况是多重度低的能量低,有时(特别是有“磁”性的时候,例如顺磁的O2,以及Fe啊什么的),可能会高多重度的能量低。
Gaussian中自选多重度设置在用gaussian时,如果分子的基态不是单重态,可以通过在title section里指定spin来计算其他组态如三重态的能量。
比如以下的计算指定氧原子为单重态--------------------------# hf/6-31G(d)Oxygen atom0 1O 0.0000 0.0000 0.0000--------------------------而以下的输入则指定氧原子为三重态--------------------------# hf/6-31G(d)Oxygen atom0 3O 0.0000 0.0000 0.0000--------------------------V ASP中自选多重度设置在V ASP中,控制自旋的参数是INCAR中的ISPIN, ISPIN=1表示进行非自旋极化的计算,而ISPIN=2表示进行自旋极化的计算。
为了进一步得到我们所需要的组态,可以通过NUPDOWN指定自旋向上和自旋向下的电子数差,此方法与直接指定自旋多重度是一样的。
V ASP里,C的参考态是S2P2,即C的基态,ISPIN=2应该是这个态。
值得注意的是,在进行固定自旋多重态的计算中,如果初始的电荷密度的自旋极矩和INCAR中设置的NUPDOWN不同的话,收敛会很慢。
如果是从读入的初始波函数开始计算,则没有类似问题。
以下是vasp手册上的原话:There is a word of caution required: If NUPDOWN is set in the INCAR file the initial moment for the charge density should be the same. Otherwise convergence can slow down. When starting from atomic charge density (ICHARG=2), V ASP will try to do this automatically by setting MAGMOM to NUPDOWN/NIONS. The user can of course overwrite this default by specifying a different MAGMOM (which should still result in the correct total moment). If one starts from the wavefunctions, the initial moment will be always correct, because V ASP will ``push'' the required number of electrons from the down to the up component. If starting from a chargedensity supplied in the CHGCAR file (ICHARG=1), the initial moment is usually incorrect!Hyperchem中自选多重度设置在Setup设置中进行设置Charge和Spin Multiplicity在Ab initio和Semi-empirical计算的对话框中出现。
Charge:指定额外的净剩电荷。
额外电荷定义当前的分子系统是一个电中性系统,正电系统(阳离子),还是一个负电系统(阴离子)。
Spin Multiplicity:自旋多重度。
闭壳分子的自旋多重度为1(单重态)。
一个自由基,有一个未成对电子,自旋多重度为2(双重态)。
有两个未成对电子的系统,自旋多重度一般为3(三重态)。
然而在某些情况下,例如两个自由基,两个未成对电子也可能产生单态。
State:描述系统中价电子状态。
包括指定分子处于第一激发单态(Next lowest)或者Lowest电子态。
Lowest给定自旋多重度的最低电子态。
它不一定是基态。
Next lowest给定自旋多重度(单重、双重、三重或四重态)的第一电子激发态。
在HyperChem 6.0中,semi-empirical方法通常需要给定多重度的最低能态(lowest)或者次最低能态(next lowest)的计算。
由于偶数个电子的分子没有未成对电子,是闭壳层单态,所以只有最低三重态是有效的,而次最低三重态是无效的。
例如,苯有偶数个电子,并且基态是闭壳层单重态。
我们可以计算基态(最低单重态),第一激发单重态(次最低单重态),或者第一激发三重态(最低三重态)。
也就是说,或者HOMO被两个电子占据,或者一个电子在HOMO,另一个电子在LUMO,产生了激发单重态或者三重态。
对双重态和四重态,只有给定多重度的最低态(lowest)可用。
UHF选项仅允许给定多重度的最低态(lowest)可用。
例如,可以用UHF选项研究苯的最低三重激发态,但是不能用来计算单重激发态。
这是因为HyperChem中的UHF选项不允许任意的轨道占据,也不允许CI 计算。
对于RHF选项,可以计算CI波函数。
这个计算由一系列计算得到的RHF轨道开始,或者从最低单态(或双重态),或者从half electron的单态和三态(或双态和四重态)轨道。
从这些初始态可以得到参考态,从这些参考态,产生一系列微观态。
通过这些微观态适当的线性组合,可以获得一系列更准确的态。