过渡态、反应路径的计算方法及相关问题VIP专享VIP免费

过渡态、反应路径的计算方法及相关问题 Sobereva Department of Chemistry, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 前言：本文主要介绍过渡态、反应路径的计算方法，并讨论相关问题。由于这类算法极多，可以互相组合，限于精力不可能面面俱到展开，所以只介绍常用，或者实用价值有限但有启发性的方法。文中图片来自相关文献，做了一定修改。由于本文作为帖子发布，文中无法插入复杂公式，故文中尽量将公式转化为文字描述并加以解释，这样必然不如公式形式严谨，而且过于复杂的公式只能略过，但我想这样做的好处是更易把握方法的梗概，有兴趣可以进一步阅读原文了解细节。对于 Gaussian中可以实现的方法，文中对其在 Gaussian中的使用进行了一些讨论，希望能纠正一些网上流传的误区。虽然绝大多数人不专门研究计算方法，其中很多方法也不会用到，但多了解一下对开阔思路是很有好处的。 文中指的“反应”包括构象变化、异构化、单分子反应等任何涉及到过渡态的变化过程。“反应物”与“产物”泛指这些过程的初态和末态。“优化”若未注明，包括优化至极小点和优化至过渡态。势能面是高维的，但为了直观以及表述方便，文中一般用二维势能面模型来讨论，应推广至高维情况。限于纯文本格式，向量、矩阵无法加粗表示，但容易自行判断。 目录： 1.过渡态 2.过渡态搜索算法 2.1 基于初猜结构的算法 2.1.1 牛顿-拉弗森法(Newton-Raphson,NR)与准牛顿法(quasi-Newton,QN) 2.1.2 AH方法(augmented Hessian) 2.1.2.1 RFO法(Rational Function Optimization，有理函数优化) 2.1.2.2 P-RFO法(Partitioned-RFO) 2.1.2.3 QA法(Quadratic Approximation，二次逼近) 2.1.2.4 TRIM法(trust-region image minimization，置信区域镜像最小化) 2.1.2.5 在高斯中的常见问题 2.1.3 GDIIS法(Geometry Direct Inversion in the Iterative Subspace) 2.1.4 梯度模优化(gradient norm minimization) 2.1.5 Dimer 方法 2.2 基于反应物与产物结构的算法 2.2.1 同步转变方法(synchronous transit,ST) 2.2.2 STQN 方法(Combined Synchronous Transit and Quasi-Newton Methods) 2.2.3 赝坐标法(pseudo reaction coordinate) 2.2.4 DHS 方法(Dewar-Healy-Stewart，亦称Saddle 方法)与LTP 方法(Line-Then-Plane) 2.2.5 Ridge 方法 2.2.6 Step-and-Slide 方法 ...