Xi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong University计算材料学materials studio1Xi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong University1.创建创建CH3F分子模型分子模型3.创建反应物和生成物分子模型创建反应物和生成物分子模型2.模型几何优化计算模型几何优化计算4.动画演示反应过程动画演示反应过程5.使用使用LST/QST计算分子的过渡状态计算分子的过渡状态6.振动分析振动分析2Xi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong University1、创建创建CH3F分子模型分子模型((1)创建新文件)创建新文件在菜单上选择File / New Project,新建文件,设置文件名为LSTQST后单击OK此时文件名称出现在左侧的Project Explorer 中3Xi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong University单击工具栏中的 按钮,选择3D Atomistic 然后点击确定。
此时文件名称出现在左侧的Project Explorer 中,名称为3D Atomistic.xsd2)设置球棍模型为默认显示方式)设置球棍模型为默认显示方式 从菜单栏中选择 Modify / Default Atom Style ,打开 Default Atom Style 对话框在Display Style中中选择Ball and stick 点击 关闭对话框 这样在本project 中,默认显示方式被设置为 ball and stick4Xi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong University((3)绘制)绘制CH3F分子分子点击工具栏中的 ,选择C原子 ,并绘制单个C原子,然后点击 ,自动添加H原子,然后点击 ,并选中任意一个H原子,选择Modify / Modify Element / Periodic Table,选择F元素这样就把选中的H原子换成了F原子, CH3F分子绘制成功点击 ,得到合理的初始配置。
5Xi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong University((4)文件重命名)文件重命名选中Project Explorer 中的3D Atomistic.xsd,,在其上单击鼠标右键,选择Rename ,将名称改为methylfluoride,其文件名变为methylfluoride.xsd2、模型几何优化计算、模型几何优化计算点击工具栏中的 ,选择Calculation,在setup选项中,将Task由Energy设置为Geometry Optimization ,Quality由Medium设置为Coarse,Function保留系统默认值: LDA 和PWC,然后点击Run6Xi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong University3、创建反应物和生成物分子模型、创建反应物和生成物分子模型 双击打开methylfluoride DMol3 GeomOpt文件夹中的methylfluoride.xsd,利用CTRL + A 和CTRL + C全选并复制所有原子。
然后右击文件名,选择New/3D Atomistic Document,创建新文件后, CTRL + V 复制所有原子到该文件,并重命名为SN2reactant.xsd 1)添加第二个)添加第二个F原子原子 点击 按钮,选择Periodic Table中的F原子,选中已有C原子,添加一个与已有C-F键位置相对的C-F键然后点击 ,选择Distance,选中C原子,左键拖拽新添加的F原子,调节C-F键的键长为3 Å7Xi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong University((2)删除新)删除新C-F键键 点击 按钮,按住Ctrl键,选中C-F键和标注的键长,然后按Delete键选择File / Save Project保存文件,然后选择Window / Close All,关闭所有Project Explorer窗口3)创建生成物)创建生成物 跟前面一样,创建新的文件,取名为SN2Product.xsd,然后复制SN2reactant.xsd的模型到该文件。
8Xi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong University4、动画演示反应过程、动画演示反应过程 在菜单栏选择Window/Tile Horizontally,把两个分子模型放在同一窗口,旋转两个分子,使没有键结构的两个F原子一个在左边,一个在右边 9Xi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong University((1)反应物、生成物原子匹配)反应物、生成物原子匹配 在菜单栏选择Tools / Reaction Preview,打开Reaction Preview 对话框,分别选SN2reactant.xsd 和SN2product.xsd 作为反应物和生成物点击Match按钮,将反应物和生成物的六个原子的分别相匹配10Xi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong University((2)参数设置)参数设置 将Number of frames 设置为25,勾选Superimpose structures,点击Preview,预览后关闭窗口。
11Xi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong University((3)生成动画)生成动画 点击 按钮,选择Bounce,然后点击 按钮,播放动画,点击 ,动画停止播放 选择菜单栏的Build / Bonds ,打开对话框,在键和形式中勾选Monitor bonding然后关闭对话框12Xi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong University5、使用、使用LST/QST计算分子的过渡状态计算分子的过渡状态 点击 ,选择Calculation,打开对话框,在Setup选项中,Task选TS Search,Functional为默认值,Charge值设为-1;在Electronic选项中,点击More,进入另一个对话框13Xi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong University 在SCF选项中,勾选Use smearing;在Orbital Cutoff选项中,勾选Custom,设置Global orbital cutoff的值为5.0 Å。
然后点击Assign并关闭窗口14Xi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong University 在计算对话框的Properties选项中勾选Frequency,点击Run,开始计算得到计算结果15Xi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong University6、振动分析、振动分析 打开SN2reactant-SN2product DMol3 TS Search文件夹里的SN2reactant-SN2product.xsd 文件,在菜单栏选择Tools / Vibrational Analysis,打开对话框,点击Calculate,开始计算16Xi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong University 选择频率为负数的一行,点击Animation,关闭窗口此时播放动画,按 ,停止然后保存文件,关闭所有Project Explorer窗口。
17Xi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong University 打开SN2reactant-SN2product.xtd,然后打开DMol3 Calculation对话框,选择Task选项的TS Confirmation;点开More,打开DMo13 TS Confirmation对话框,选择Path quality选项的Coarse并关闭该窗口;在Properties选项中,取消选择Frequency,最后点击Run18Xi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong University 打开SN2reactant-SN2product DMol3 TSConf文件夹中的SN2reactant-SN2product TSConfirmation.xcd文件,保存并关闭所有窗口19Xi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong University打开SN2reactant-SN2product.xtd 和SN2reactant-SN2product TSConfirmation.xcd 选择则菜单栏的Window/Tile Vertically,把分子结构和计算结果放在同一窗口。
20Xi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong UniversityXi’an Jiaotong UniversityThank you21。