advanced computational chemistry part 3 simple Intrinsic reaction coordinate

Assalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuh..

Masih nyambung dengan pembahasan keadaan transisi, maka kali ini kita akan mencoba membahas sedikit tentang IRC (Intrinsic Reaction Coordinate). Ketika kita mendapatkan struktur pada keadaan transisi maka kita perlu mengeceknya dengan menggunakan frekuensi. Jika ada satu frekuensi negatif, maka kemungkinan struktur tadi adalah keadaan transisi. Selain itu kita juga perlu mengidentifikasi minima yang berhubungan dengan keadaan transisi. Nah, untuk itu dilakukan perhitungan yang sering menggunakan koordinat reaksi, salah satunya adalah irc. Irc didefinisikan sebagai minimum energy reaction pathway (MERP) dalam koordinat berat-massa antara produk dan reaktan. Hal ini dapat dibayangkan sebagai jalan yang dilewati molekul ketika turun dari produk ke reaktan dengan energi kinetik 0. Metode Gonzalez-Schlegel untuk mengikuti IRC di Gaussian dapat digunakan menggunakan keyword irc.

Di sini kita akan coba membahas irc di Gaussian dan sedikit di GAMESS, bukan berarti aku ingin membandingkan hasil dari kedua program itu, tapi karena di Gaussian inputnya lebih simpel sedangkan di GAMESS karena tidak setiap orang bisa menggunakan Gaussian. Langkah untuk mengikuti irc dengan sejumlah step size yang konstan, n dapat digambarkan sebagai berikut :

1. Dimulai dari titik p1, ambillah titik p` yang berada di sepanjang n/2 dari p1 sepanjang tangen a. Pengambilan titik p` tidak melibatkan perhitungan gradien dan energi.

2. pada (hyper)sphere yang berpusat pada titik p` cari titik dengan energi terendah p2. Titik ini akan menjadi titik baru dalam irc. Pencarian ini akan melibatkan perhitungan energi dan gradien hingga kriteria konvergensi terpenuhi.

3. Langkah ini diulangi lagi hingga kriteria konvergensi untuk geometri telah terpenuhi.

ukuran step dalam irc, n diberikan dalam bentuk koordinat berat-massa dan dapat diset sebagai berikut :

irc=(stepsize=n)

satuan n adalah 0.01 amu^-0.5 bohr, defaultnya bernilai 10. Jika n diset terlalu besar maka konvergensi akan sulit tercapai dan jika terlalu kecil akan menyebabkan step size irc yang cukup banyak.

Pada dasarnya dalam perhitungan IRC di Gaussian kita akan melakukan beberapa tahap antara lain :

1. Optimasi struktur pada keadaan transisi (dilanjutkan dengan perhitungan frekuensi).

2. Melakukan perhitungan IRC dengan telah terlebih dahulu meng-copy file .chk yang dihasilkan dari optimasi yang sebelumnya telah dilakukan.

3. (Opsional) melakukan kembali optimasi untuk mendapatkan struktur minimum yang baru.

Contoh perhitungan IRC di Gaussian dapat dilihat di sini

Nah, sekarang kita akan mencoba membahas header input IRC untuk GAMESS

IRC (Intrinsic Reaction Coordinate following forward reaction) Calculation (for a neutral, singlet)

++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

$CONTRL SCFTYP=RHF RUNTYP=IRC DFTTYP=FILL_IN_YOUR_PREFEENCE_HERE MAXIT=199 MULT=1 NOSYM=1

ECP=READ $END

$IRC OPTTOL=0.00001 STRIDE=0.05 NPOINT=5000 SADDLE=.TRUE. FORWRD=.F.

$END

$SYSTEM TIMLIM=2850 MWORDS=20 MEMDDI=50 PARALL=.TRUE. $END

$SCF DIRSCF=.TRUE. FDIFF=.f. $END

$FORCE TEMP=298.15 PURIFY=.t. PROJCT=.t. $END

$DATA

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Hanya route $IRC yang akan menjadi fokus dalam tulisan ini, OPTTOL seperti biasanya menunjukkan kriteria konvergensi yang akan dicapai. STRIDE menunjukkan size dalam irc yang akan digunakan. Bisa diganti menjadi lebih besar seperti 0.1 maka perhitungan akan lebih cepat karena sedikit data yang akan diplot di kurva irc. Bisa juga diperkecil seperti 0.01 maka akan lebih banyak data yang akan diplot tetapi minimum akan sangat sulit tercapai. FORWARD menunjukkan apakah kita akan menghitung path irc maju atau mundur. SADDLE menunjukkan bahwa geometri input telah merupakan keadaan transisi yang ditandai dengan satu frekuensi negatif. Perhitungan ini akan menghasilkan file .dat yang berada di folder scratch GAMESS. NPOINT menunjukkan point irc yang akan dihitung, default bernilai 1 karena hanya akan mencari nilai sesudahnya saja.

Langkah selanjutnya adalah memasukkan $HESS yang terdapat di file .dat di folder scratch GAMESS sesudah koordinat atom. Kita hanya perlu memasukkan data yang berada antara $HESS dan $END. Namun hal ini terkadang sulit terutama jika file .dat tersebut memiliki ukuran yang cukup besar. Oleh karena itu, kita gunakan perintah di bawah ini (ketikkan di terminal ya).

~$ awk ‘/\$HESS/{arr=””;f=1} f {arr=(arr)?arr ORS $0:$0} /\$END/{f=0} END {print arr}’ /scratch/$USER/game[folder scratch GAMESS]/$DAT.dat >> $IN.inp

Sesudah itu copy pastekan ke file input dan file input siap di-run. Oke, sekian dulu pembahasan yang singkat ini, semoga bermanfa’at!

# http://wiki.scinethpc.ca

# http://www.cup.uni-muenchen.de/oc/zipse/following-the-reaction-pathway.html

 

 

One thought on “advanced computational chemistry part 3 simple Intrinsic reaction coordinate

  1. Pingback: IRC in NWChem « neax502 simple blog

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s