simple relativistic calculation

Assalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuh..

Kembali lagi ke bahasan tentang relativistik, sekarang kita akan membahas sedikit cara mengevaluasi efek relativistik ini. Ada beberapa cara yang bisa digunakan antara lain: menggunakan spin orbit DFT, menggunakan ECP yang telah memasukkan efek relativistik dan menggunakan metode-metode tertentu seperti ZORA.

Untuk cara yang pertama, banyak program kimia komputasi yang bisa melakukan perhitungan spin orbit DFT misalnya di NWChem dapat menggunakan perintah
task sodft optimize (untuk optimasi)

task sodft energy (untuk single point)

task sodft frequency (untuk menghitung frekuensi)

Cara paling mudah dalam mengevaluasi efek relativistik adalah menggunakan basis set yang telah memasukkan efek relativisitk ke dalam ECP, seperti CRENBL. Terkadang kita juga perlu memasukkan spin orbit potential. Cara terakhir adalah dengan menggunakan metode explicit seperti ZORA dan Douglas-Kroll. Dengan cara ini kita tidak membutuhkan basis set dengan ECP. Untuk Douglas-Kroll kita memerlukan basis set khusus yang telah ditambahkan efek relativistik dan sangat tidak masuk akal juga jika kita menggunakan all electron relativistic basis set tapi tidak menggunakan metode yang mengevaluasi scalar relativity. Sebagai tambahan, basis set yang digunakan dalam douglas-kroll sebaiknya basis set spheris, menggunakan basis set kartesian dengan metode ini bisa menyebabkan hasil yang tidak akurat.

Misalnya kita ingin mengevaluasi efek relativistik Au2 menggunakan ECP.
$CONTRL SCFTYP=RHF RUNTYP=OPTIMIZE DFTTYP=B3LYP MAXIT=30 MULT=1 PP=MCP
COORD=CART $END
$SYSTEM TIMLIM=525600 MEMORY=1000000 $END
$BASIS GBASIS=IMCP-SR1 $END
$SCF DIRSCF=.TRUE. $END
$STATPT OPTTOL=0.0001 NSTEP=200 $END
$DATA
Title
C1
Au    79.0    -0.41778    -1.20982    -0.00000
Au    79.0    -0.47000     1.47094    -0.00000

basis set yang digunakan adalah IMCP-SR1 yang telah ditambahkan dengan efek scalar relativistic. Kemudian jika kita ingin menggunakan douglas-kroll orde 3.
$CONTRL SCFTYP=RHF RUNTYP=OPTIMIZE DFTTYP=B3LYP MAXIT=30 MULT=1 $END
$contrl relwfn=dk $end
$relwfn norder=3 $end
$SYSTEM TIMLIM=525600 MEMORY=196608000 $END
$BASIS GBASIS=SPKRQZP $END
$SCF DIRSCF=.TRUE. $END
$STATPT OPTTOL=0.0001 NSTEP=200 $END
$DATA
Title
C1
O     8.0    -0.02611    -0.37426    -0.00000
H     1.0    -0.02611     0.72574    -0.00000
H     1.0    -0.02611    -0.74093     1.03709

relwfn merupakan flag agar mengevaluasi efek relativitas menggunakan douglas-kroll (dk)
$relwfn merupakan card untuk memasukkan douglas-kroll orde 3 (norder=3)
basis set yang digunakan adalah Sapporo relativistic basis set.

Contoh air merupakan bukan contoh yang bagus untuk mengevaluasi efek relativistik, tapi jika hanya untuk menjelaskan input, aku rasa sudah cukup. Mungkin akan lebih riil jika menggunakan contoh logam-logam radioaktif seperti Uranium. Penjelasan lebih lanjut bisa dibaca di manual GAMESS. Cukup sekian dan semoga bermanfa’at!

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