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Selective vibrational scaling for density functional calculations
Mariana Toretti Caldeira
Instituto de Química / Universidade Estadual de Campinas (Unicamp)
Agora você poderia compartilhar comigo suas dúvidas, observações e parabenizações
Crie um tópicoChemical bonds involving different atoms
usually do not behave like a harmonic oscillator,
being necessary to use an anharmonic oscillator to
describe the vibrational frequencies of these bonds.
Thermochemical calculations depend on
vibrational frequencies and usually the harmonic
model is used. To improve the results, a scaling
constant is multiplied by the force constants or
frequencies to mimic the anharmonic effects.
The objective of this work is to analyze the
sensitivity of enthalpies of formation with a selective
scaling adjustment dependent of the molecular
specie.
Yuri Alexandre Aoto
Oi Mariana, tudo bem? Esses fatores ótimos dependem muito da base escolhida (tanto os estabelecidos da literatura quanto os que você fez)? Qual base você usou nesse caso?
E cálculos com efeito de solvente, sabe se esses fatores mudam muito?
E para cálculos com métodos de função de onda? Há dados na literatura e/ou você planeja fazer esse tipo de estudo para métodos como MP2 ou CCSD?
Régis Casimiro Leal
Parabéns pelo trabalho Mari! Vocês fizeram algum critério na escolha dos 10 funcionais ou os funcionais utilizados foram selecionados aleatoriamente?
Mariana Toretti Caldeira
Tentei escolher funcionais mais recentes como os de Truhlar, como o M11 e M05, funcionais mais antigos, que tinham resultados ruins para propriedades termoquímicas como PBE0, funcionais mais variados, com correções de dispersão, como B3LYP-D3 e o wB97XD, com correções de longo alcance como o CAM-B3LYP, que me dessem uma noção maior do quanto esse escalamento vibracional alterava o resultado para o cálculo entalpia de formação, usando funcionais de densidade.
Ricardo Oliveira
Olá Mariana, bastante interessante o seu trabalho. Tenho algumas questões. 1) Como era de se esperar, a presença de hidrogênio leva a um desvio maior do modelo harmônico devido a alta anarmonicidade de estiramentos C-H e similares. Você não gerou "scaling factor" em função do tipo de vibração ou da região da frequência? Isso seria interessante. 2) Por que você não usou funcionais híbridos duplos como o B2PLYP? Esse funcional apresenta em geral uma precisão maior para geometrias e frequências harmônicas. 3) Como você lidou com as frequências com menos de 100 cm-1 para o cálculo da entalpia? Essas frequências em geral possuem um grande erro numérico. 4) Poderia me dar mais detalhes do cálculo anarmônico? Como você fez para utilizá-lo na correção do harmônico? Pergunto isso porque existem diversos protocolos para isso como VSCF e VPT2. Além disso, o cálculo anarmônico gera sempre mais bandas, em particular na região acima de 2500 cm-1 (bandas de combinação/overtones).
Mariana Toretti Caldeira
Quando eu fiz o cálculo anarmônico, eu realmente pensei em analisar todas as vibrações que esses cálculos iriam me dar, mas eu queria fazer algo mais simples, então o que eu usei foi a energia do ponto zero que esse cálculo anarmônico me deu. Então para calcular esse escalamento anarmônico, eu comparei a energia do ponto zero harmônico e o anarmônico, não precisando nesse caso considerar as outras frequências que esse cálculo poderia me dar. Quando eu gerei esse escalamento anarmônico, a ideia era compara-lo com o mesmo nível de cálculo, então quando eu mostro o resultado para o M05 por exemplo, o cálculo anarmônico e harmônico foi feito com o M05.
Mas quando eu gerei esse escalamento anarmônico, esse resultado foi apenas usado a termos de comparação, porque os parâmetros que eu escalonei para usar nos cálculos, foram obtidos de forma empírica, comparando ao resultado da entalpia de formação experimental, eu queria ver se esse escalamento vibracional, estava de alguma forma corrigindo a anarmonicidade, ou se por serem obtidos de forma empírica, estava na verdade corrigindo outras coisas, como a correlação ou função de base, que não era a intenção.
Em relação ao B2LYP o motivo de eu não usar ele, é que ele tem um tempo de cálculo um pouco custoso, e também por eu ter visto em artigos e também em testes realizados pelo meu grupo, para se obter bons resultados com esse funcional, você precisa usar uma função de base maior e como minha intenção não era alterar a função de base, mas sim utilizar a mesma função de base para todos os funcionais, ter que usar uma função de base muito grande, iria aumentar muito o tempo de cálculo.
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Mariana Toretti Caldeira
Olá, tudo bem sim e com você?
Na literatura esses parâmetros variam sim com a função de base escolhida, mas o trabalho que eu fiz, eu escolhi não variar a função de base e estudar apenas o tipo de molécula e utilizar diferentes tipos de funcionais de densidade, então para todos os cálculos eu usei a função de base do Pople 6-31+G(2df,p).
Um estudo que eu fiz de forma posterior, mas usando esses mesmos escalamentos que foram otimizados para a entalpia de formação, para o cálculo do pKa, em que nesse caso eu usei o modelo de solvatação smd. Eu notei que para alguns funcionais tem sim uma diminuição do erro, quando comparado ao resultado não usando nenhum fator de escalamento. Mas é uma ideia interessante, otimizar esses parâmetros, usando o efeito do solvente.
Toda a minha pós graduação, eu sempre estudei os funcionais de densidade, que sempre foram o meu foco de estudo, então nunca pensei em fazer esse estudo para o MP2 e CCSD, mas existe sim esses parâmetros para esses níveis de cálculo, mas também sem considerar o tipo de molécula, apenas a função de base.-