composite methods G1, G2 and G3

Assalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuh..

Di salah satu post yang lalu, kita pernah menggunakan G3MP2 untuk menentukan panas pembentukan dari sebuah senyawa,tapi belum dibahas apa sih sebenarnya G3MP2 itu. Nah, di tulisan kali ini kita akan sedikit membahas tentang composite method, G1, G2 dan G3.

Metode G* merupakan sebuah metode yang mengkombinasikan beberapa hasil berbeda yang diperoleh dari beberapa langkah metode ab initio dengan level yang berbeda. Metode ini bertujuan untuk memperoleh hasil yang mendekati perhitungan dengan metode komputasi tingkat tinggi yang sangat tidak praktis untuk diterapkan. Penambahan hasil dalam metode ini berdasarkan pada kenaikan basis set dan kenaikan level teori yang digunakan seperti yang ditunjukkan di skema berikut :

skema1
Metode ini banyak diterapkan untuk mencari termodinamika dari sebuah molekul. Berikut adalah tahapan yang digunakan dalam G1 dan G2.

1. Membuat struktur awal dalam kesetimbangan dengan geometri optimasi pada metode HF/6-31g(d) diikuti dengan perhitungan frekuensi untuk mendapatkan zero point energy dan memastikan struktur pada keadan minimum. Faktor skala yang digunakan 0,8929.

2. Mendapatkan struktur final dari step 1 menggunakan MP2 full dengan basis set 6-31g(d). Struktur yang diperoleh akan digunakan untuk step berikutnya hingga akhir perhitungan.

3. Menghitung base level energy (E^base) menggunakan MP4/6-311g(d,p) pada struktur yang diperoleh dari step 2. Bermacam-macam koreksi akan diterapkan pada energi ini di step selanjutnya.

4. Mengkoreksi base energy dengan memasukkan fungsi diffuse pada basis set yang digunakan. Metode yang digunakan masih MP4/6-311g+(d,p). Base energy dikurangi dengan energi yang diperoleh pada step ini untuk menghasilkan delta E^+.

5. Mengkoreksi base energy dengan memasukkan fungsi polarisasi yang lebih besar untuk atom berat menggunakan metode MP4/6-311g(2df,p). Base energy dikurangi dengan energi yang diperoleh untuk mendapatkan delta E^2df. Jika delta E^df bernilai positif, persamaan ini di set ke 0.

6. Mengkoreksi base energy untuk sisa efek korelasi dengan menghitung energi pada metode QCISDT/6-311g(d,p). Base energy dikurangi energi yang diperoleh untuk mendapatkan delta E^QCI.

7. Mengkoreksi energi yang diperoleh pada step 6 untuk defisiensi basis set yang tersisa dengan secara empiris mengestimasi korelasi energi yang tersisa antar elektron yang berpasangan dengan rumus
delta E^HLC = -0.00019n_alpha + -0.00595n_beta
persamaan ini dikenal dengan nama high level correlation.

Sehingga energi G1 bisa dihitung dengan rumus :
E^G1 = E^base + delta E^+ + delta E^2df + delta E^QCI + delta E^HLC +ZPE

Langkah yang digunakan dalam G2 sama dengan G1 dengan tambahan step. Untuk G2 tambahan langkah yang diperlukan adalah

8. Melakukan perhitungan energi pada MP2/6-311+g(3df,2p). Energi yang diperoleh digunakan untuk mengkoreksi energi G1 berdasarkan rumus
delta^G2 = (delta^+2df – delta^+ – delta^2df) + delta^3d2p

9. G2 membuat modifikasi untuk higher-level correction pada teori G1 dengan menambahkan 0.00114n_beta ke perhitungan energi akhir (E^HLC).

Variasi dari metode ini adalah G2MP2 yang menggunakan MP2 untuk menggantikan MP4 sehingga bisa mengurangi biaya dan waktu komputasi.

Step yang digunakan untuk metode G3 bisa dilihat di skema berikut :
skema2
Variasi dari metode ini adalah G3MP2 yang menggunakan MP2 untuk menggantikan MP4.

Di GAMESS, terdapat keyword untuk melakukan perhitungan tersebut (meski jenis atom yang dapat digunakan terbatas) dan QCI digantikan oleh CR-CC(2,3) serta baru bisa digunakan untuk closed shell.

Gaussian juga bisa melakukan perhitungan G*, jika program yang dipakai tidak ada cara otomatis untuk melakukan perhitungan G* maka  harus dilakukan secara manual.

Karena perhitungan G* melibatkan metode dengan level teori yang tinggi, maka harus dipersiapkan juga space harddisk dan memori yang cukup serta kesabaran (terutama jika prosesor yang digunakan lambat). Selain itu, metode ini juga kurang praktis bila diterapkan untuk sistem yang sangat besar. Oke, cukup sekian, semoga bermanfa’at!

# Foresman, J.B., Frisch, E., Exploring Chemistry With Structure Electronic Methods, Second Edition.

# Gordon, M.S., Composite Methods, Ames laboratory, Iowa State University -> bisa di download di web-nya GAMESS

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