Atomistica WORKSHOPS

Nauka za budućnost

Od atoma do svojstava: uvod u atomističke proračune

Zadatak 2

Geometrijska optimizacija i vibraciona analiza 1

Uvod

U atomističkom modelovanju, geometrijska optimizacija omogućava pronalaženje najstabilnije „geometrije molekula“. Pod time se podrazumeva ona 3D struktura molekula (one koordinate atoma molekula) pri kojoj molekul ima minimalnu energiju. U literaturi se takvo stanje najčešće naziva osnovno ili ravnotežno stanje (eng. ground state, equilibrium state). Dakle, geometrijska optimizacija je proces pronalaženja onih koordinata atoma molekula, pri kojima molekul ima minimalnu moguću energiju.

Međutim, sama optimizacija nije dovoljna da se sa sigurnošću tvrdi da je dobijena struktura zaista pravo ravnotežno stanje. Zbog toga se vrši proračun vibracionih frekvencija, koji daje dodatnu informaciju o prirodi pronađenog stanja.

Ključna ideja:

  • stabilan molekul (minimum energije) → sve frekvencije su realne (pozitivne)
  • nestabilno stanje (npr. prelazno stanje) → pojavljuju se imaginarne (negativne) frekvencije

U ovom zadatku ispituje se molekul PCBM, koji je veoma važan u oblasti organskim solarnih ćelija.

Proračuni

Koristeći atomistica.online i Online xTB kalkulator, sprovesti sledeće korake:

Koraci:

  1. Učitati .xyz fajl molekula PCBM (PCBM.xyz)
  2. Izabrati:
    • Task: Optimization + Frequencies
  3. Izabrati metod:
    • GFN2-xTB
  4. Pokrenuti proračun
  5. Nakon završetka pronaći u rezultujućem .out fajlu deo koji se odnosi na vibracione frekvencije (vibrational frequencies):

Rezultati

U tabelu prekopirati deo .out fajla koji sadrži informacije o vibracionim frekvencijama.

Deo .out fajla koji sadrži informacije o vibracionim frekvencijama

 

Pitanja

  1. Da li postoje negativne (imaginarne) frekvencije u .out fajlu?
  2. Šta znači ako molekul ima samo pozitivne frekvencije?
  3. Šta znači ako se pojavi jedna ili više negativnih frekvencija?
  4. Da li geometrijska optimizacija uvek garantuje da je pronađen minimum energije?
  5. Zašto je analiza frekvencija neophodna nakon optimizacije?
  6.