Wednesday, January 2, 2013

Monday, November 26, 2012

O3 + Br-

We will use GAMESS and Gaussian09 for this study.
GAMESS first.

The reaction is O3  + Br(-)  ----> O2 + BrO(-)

This was studied by Castro et al. (Atmospheric Environment 43 (2009) 5708–5711).
Their result doesn't look right to me:


The O3 + Br(-) is more stable than the other side. So, let's see.
From Castro et al:


Hg was treated with a small core Stuttgart–Dresden effective core potential (ECP) with its adapted basis set (Kuechle et al., 1991). The bromine atom has also been treated with a Stuttgart–Dresden effective core potential in combination with its adapted basis set (Bergner et al., 1993). In both cases, the basis set was augmented by a set of polarization function (namely an f for Hg and a d for Br) (Ehlers et al., 1993; Maron and Teichteil, 1998). Oxygen atoms have been described with a 6–31G(d,p) double-z basis set (Hehre et al., 1972). Calculations were carried out at the DFT level of theory using the hybrid functional B3PW91 (Perdew and Wang, 1992; Becke, 1993). Geometry optimizations were carried out without any symmetry restrictions, and the nature of the extrema (minima or transition state) was verified with analytical frequency calculations. For the transition state, the connection between transition state and adducts has been ensure by means of Intrinsic Reaction Coordinate (IRC) calculations. All these calculations were performed with the Gaussian 03 (Gaussian 03 (Revision D.02) et al., 2006) suite of programs. The electronic density has been analyzed using the Natural Bond Orbital (NBO) technique (Reed et al., 1988).



Tuesday, June 5, 2012

Plan ...


  • Buscar todo, todo lo que se haya publicado de CCl4 - H2O. Me refiero a cualquier cosa que describa esta interacción, sea en forma cualitativa o con cálculos de algún tipo.
  • Reproducir la Figura 1 del paper de Chang. Para esto hace falta escribir un programa que calcule la energia del dímero en función de la distancia C-O. Esto involucra:
    • Entender el potencial
    • Programar una subrutina que calcula la energía a partir de las posiciones de todos los atomos.
    • Programar una subrutina que minimice la energía, rotando las moleculas pero manteniendo r(C-O) fijo.
  • Usando exactamente el modelo de Mary Jane Shultz (B3LYP 6-31G*), calcular la estructura óptima (nuestra version de su Figura 5)
  • Calcular los espectros. Hay algo diferente?
  • Calcular la energía del dímero vs r(C-O).
  • Incrementar el basis set, y estudiar la convergencia del sistema vs basis set size.
Por ahora creo que es suficiente. Dependiendo de los resultados continuaríamos complicando el sistema, o no.

Tuesday, May 8, 2012

Esta picando

La situación nos deja picando un paper.

Ni el tema es tan importante, ni resolverlo es tan difícil, pero vale la pena hacerlo para que sirva de aprendizaje para todos.


Monday, May 7, 2012

CCl_4 ... H2O

Ahora vamos a estudiar el dímero, usando GAMESS por ahora.

Input para optimizar la estructura, manteniendo fija la distancia C-O.

Input:

Esta instruccion mantiene las coordenadas 1,2,3 (x,y,z del C) y 16,17,18 (x,y,z del O) congeladas.


IFREEZE(1)=1,2,3,16,17,18

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$BASIS..... define el basis set, 6-311++G(d,p)

http://ocikbws.uzh.ch/education/qmcourse/6-basis-theory.php


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 $CONTRL SCFTYP=RHF DFTTYP=B3LYP RUNTYP=OPTIMIZE $END

Define que vamos a hacer Density Functional Theory, Funcional=B3LYP
Tambien, se usa el esquema RHF: all shells are complete.

OPTIMIZE quiere decir obterner la molecula con geometria de menor energia.


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 $STATPT OPTTOL=0.0005 NSTEP=60 $END

Estos son los criterios de convergencia para la optimizacion. No le permitimos mas de 60 pasos.


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$DATA da las coordenadas, y simetria.

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Todo corrio en milanesa:

/home/milanesa/cari/Run-Gamess/CCL4-H2O

input101.inp ----> Distance (C-O): 2.11147832842300325609 Amstrong.


file          C-O Distance (Amstrong)     Energy (Hartrees)
101      2.11147832842300325609   -1955.0636641810
102      2.27066966584750059280   -1955.0829188260
103      2.52062308396158270206   -1955.1039422142
104      2.83745321219575354604   -1955.1184537638
105      3.20136544796122893371   -1955.1251004753
106      3.59810237922713922323   -1955.1272692533
107      4.01795230576471626688   -1955.1287822027
108      4.45438443911164901599   -1955.1289135353
109      4.90297264232628571170   -1955.1286843159
111      5.36066607161833948158   -1955.1284481304
112      5.82531893816982350468   -1955.1283289770


Moleculas aisladas




Energias:

Agua:                        TOTAL ENERGY =     -76.4221827998
CCL4                        TOTAL ENERGY =   -1878.7057837652

Suma:    -1955.1279665650


Conversion: 1 Hartree = 627.509 kcal/mol


Plot de la energia vs C-O distance:


Ahora tomamos el resultado del file 108 (distancia ~ 4.5) y optimizamos sin 'freezing'.

Input:


El out108, da la siguiente estructura:

Los H hacia los Cl !!!!


El resultado de la optimizacion global.

HOMO (42A) Contour value=0.005

3D electron density, colored by electrostatic potential. Red is electron rich negative electrostatic potential, blue is positive electrostatic potential:
Esta seria mi version (B3LYP/6-311++G**) de la Figura 5 del paper de Kuo-Kamelamela-Shultz:







ORCA vs GAMESS

Vamos a trabajar con los dos programas, a ver si sacamos alguna conclusion.
- Cual es mas rapido?
- Arrojan los mismos resultados?

La tarea es optimizar CCl_4, usando DFT: B3LYP, Basis-set: 6-311++G**

ORCA input:


GAMESS input:


Geometria de equilibrio (los colores indican el programa)



Los resultados son muy parecidos. La molecula no tiene simetria perfecta, ya que el input file no  especifica la geometria. 
Mirar como seria los inputs usando la simetria, y correrlo otra vez.

Energia


Todo bastante parecido.

Population analysis



Oooops..... what is going on?

Mulliken is very basis set dependent, and the basis sets are not exactly the same in the two programs.
ORCA is using142 contracted basis functions, GAMESS is using 147 (Cartesian Gaussian Basis Functions). However we get different signs!

Loewdin is a bit more robust, and at least we get same signs on the charges.

Other info:





Timing


GAMESS es un poquito mas rapido.

Tuesday, May 1, 2012

Se va la primera...

CCl_4

Mayo 1, 2012.

Comenzamos a jugar.
1. Usando Avogadro, preparo una molécula de tetracloruro de carbono, genero un input para Gamess:

       

2. Ahora vamos a correr Gamess, RHF/6-311G, para optimizar la estructura.

3. Input for Gamess:


4. El output es muy largo. Se puede ver en milanesa:
/home/milanesa/cari/Run-Gamess/CCL_4/RHF-6311G/out01.log

5. La estructura optima es:


6. Ionizamos esto, agregando un electron (será que le gusta?)

Para esto cambiamos el input. Primero, no puede ser RHF, ya que el spin total es 1/2.
Usamos UHF, ICHARG=-1  MULT=2
Ahora, no optimizamos. Usamos la estructura optima de la molécula neutral.

Input:


El output esta en milanesa:

/home/milanesa/cari/Run-Gamess/CCL_4/RHF-6311G/out02.log

Energia de CCL_4^-


Total Energy = 0.0000 ?  No entiendo.

Revisar y corregir:
Usar Z-matrix para los inputs.

Good night.



May 2nd, 2012

El problema es que no resuelve:


pero esta bien, de donde podría agarrarse este electrón extra?

7. MP2 calculations, usando Z-mat:



Resulta en (/home/milanesa/cari/Run-Gamess/CCL_4/MP2-6311G/out03.log)


Summary, so far:

                        RHF               MP2
Bond:              1.8233          1.8591                       6-311G
Energy:        -1875.7476     -1876.0694                6-311G

8. UHF da los mismos resultados. El input es así: (inpput04.inp)



Y resulta (/home/milanesa/cari/Run-Gamess/CCL_4/MP2-6311G/out04.log):



9. Removing an electron (input05.inp): CCl_4^+


Gives a higher energy (out05.log):


OK.

10. Increasing the size of the basis set  (inout06.inp):
/home/milanesa/cari/Run-Gamess/CCL_4/MP2-6311Gplus

       Basis set: 6-311++G(d,p)
       See: http://ocikbws.uzh.ch/education/qmcourse/6-basis-theory.php






Output (out06.log):




                        RHF               MP2
Bond:              1.8233          1.8591                       6-311G
Energy:        -1875.7476     -1876.0694                6-311G
Bond:                                   1.7711                      6-311++G(d,p)
Energy:                               -1876.8676

11. Negative ion can't solve. (input07.inp and out07.log)

Good night for now.




3 de mayo, 2012


Como hacemos para calcular esto?


Esta es la energia de interacción entre un CCL4 y una H2O.

El Primer paso es preparar el sistema usando, por ejemplo, Avogadro.
A. Open Avogadro: