用第一性原理方法获取周期体系中原子的部分电荷

李亚娜 吕洋 周立川 陈理 李慎敏

引用本文: 李亚娜, 吕洋, 周立川, 陈理, 李慎敏. 用第一性原理方法获取周期体系中原子的部分电荷[J]. 物理化学学报, 2010, 26(10): 2793-2800. doi: 10.3866/PKU.WHXB20101009 shu
Citation:  LI Ya-Na. Lü Yang. ZHOU Li-Chuan, CHEN Li, LI Shen-Min,  Atomic Partial Charges for Periodic Systems from First -Principles Calculations[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2010, 26(10): 2793-2800. doi: 10.3866/PKU.WHXB20101009 shu

用第一性原理方法获取周期体系中原子的部分电荷

    通讯作者: 陈理, ; 李慎敏, shenmin@dl.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金(20973027, 20633050) 和辽宁省高等学校优秀人才支持计划项目(2007R02)资助 (20973027, 20633050) 和辽宁省高等学校优秀人才支持计划项目(2007R02)

摘要:

利用量子化学软件包Crystal 计算了立方周期性边界条件下液态水体系的静电势(ESP) 和静电场(EF). 在此基础上, 提出了一种由第一性原理方法获取周期体系中原子的部分电荷的快捷方法. 该方法把由周期性边界条件引入的平均静电势准φmean作为一个拟合参数, 通过对第一性原理静电势与Ewald 加和法静电势的最小二乘法拟合而实现. 值得说明的是, 比较静电势与静电场拟合方法, 前者的相对拟合误差仅为2%-3%, 比后者小一个数量级. 考察了四种电荷限制条件下, 静电势、静电场拟合的水分子原子部分电荷及偶极矩的分布情况.

English

    1. [1]

      1. Verstraelen, T.; Speybroeck, V. V.; Waroquier, M. J. Chem. Phys., 2009, 131: 044127

      1. Verstraelen, T.; Speybroeck, V. V.; Waroquier, M. J. Chem. Phys., 2009, 131: 044127

    2. [2]

      2. Mulliken, R. S. J. Chem. Phys., 1955, 23: 18332. Mulliken, R. S. J. Chem. Phys., 1955, 23: 1833

    3. [3]

      3. Bader, R. F. W.; Matta, C. F. J. Phys. Chem. A, 2004, 108: 83853. Bader, R. F. W.; Matta, C. F. J. Phys. Chem. A, 2004, 108: 8385

    4. [4]

      4. Breneman, C. M.;Wiberg, K. B. J. Comput. Chem., 1990, 11: 3614. Breneman, C. M.;Wiberg, K. B. J. Comput. Chem., 1990, 11: 361

    5. [5]

      5. Arroyo, S. T.; Martin, J. A. S.; Carcia, A. H. Chem. Phys. Lett., 2002, 357: 2795. Arroyo, S. T.; Martin, J. A. S.; Carcia, A. H. Chem. Phys. Lett., 2002, 357: 279

    6. [6]

      6. Besler, B. H.; Merz, K. M.; Kollman Jr., P. A. J. Comput. Chem., 1990, 11: 4316. Besler, B. H.; Merz, K. M.; Kollman Jr., P. A. J. Comput. Chem., 1990, 11: 431

    7. [7]

      7. Singh, U. C.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem., 1984, 5: 1297. Singh, U. C.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem., 1984, 5: 129

    8. [8]

      8. Wang, J.; Wolf, R. M.; Caklwell, J. W.; Kollman, P. A.; Case, D. A. J. Comput. Chem., 2004, 25: 11578. Wang, J.; Wolf, R. M.; Caklwell, J. W.; Kollman, P. A.; Case, D. A. J. Comput. Chem., 2004, 25: 1157

    9. [9]

      9. Whitten, A. E.; Mckinnon, J. J.; Spackman, M. A. J. Comput. Chem., 2006, 27: 10639. Whitten, A. E.; Mckinnon, J. J.; Spackman, M. A. J. Comput. Chem., 2006, 27: 1063

    10. [10]

      10. Wang, J.; Cieplak, P.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem., 2000, 21: 104910. Wang, J.; Cieplak, P.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem., 2000, 21: 1049

    11. [11]

      11. Case, D. A.; Pearlman, D. A.; Caldwell, J. W.; CheathamIII, T. E.; Wang, J.; Ross,W. S.; Simmerling, C.; Darden, T.; Merz, K. M.; Stanton, R. V.; Cheng, A.; Vincent, J. J.; Crowley, M.; Tsui, V.; hlke, H.; Radmer, R.; Duan, Y.; Pitera, J.; Massova, I.; Seibel, G. L.; Singh, U. C.; Weiner, P.; Kollman, P. A. AMBER 7 user's Manual. California: University of California, 200211. Case, D. A.; Pearlman, D. A.; Caldwell, J. W.; CheathamIII, T. E.; Wang, J.; Ross,W. S.; Simmerling, C.; Darden, T.; Merz, K. M.; Stanton, R. V.; Cheng, A.; Vincent, J. J.; Crowley, M.; Tsui, V.; hlke, H.; Radmer, R.; Duan, Y.; Pitera, J.; Massova, I.; Seibel, G. L.; Singh, U. C.; Weiner, P.; Kollman, P. A. AMBER 7 user's Manual. California: University of California, 2002

    12. [12]

      12. Gao, J.; Xia, X. Science, 1992, 258: 63112. Gao, J.; Xia, X. Science, 1992, 258: 631

    13. [13]

      13. Field, M. J.; Bash, P. A.; Karplus, M. J. Comput. Chem., 1990, 11: 70013. Field, M. J.; Bash, P. A.; Karplus, M. J. Comput. Chem., 1990, 11: 700

    14. [14]

      14. Patel, S.; Brooks, C. L. J. Comput. Chem., 2004, 25: 114. Patel, S.; Brooks, C. L. J. Comput. Chem., 2004, 25: 1

    15. [15]

      15. Varekova, R. S.; Koca, J. J. Comput. Chem., 2006, 27: 39615. Varekova, R. S.; Koca, J. J. Comput. Chem., 2006, 27: 396

    16. [16]

      16. Sanderson, R. T. Chemical bond and bond energies. NewYork: Academic Press, 197616. Sanderson, R. T. Chemical bond and bond energies. NewYork: Academic Press, 1976

    17. [17]

      17. Sanderson, R. T. Polar covalence. NewYork: Academic Press, 198317. Sanderson, R. T. Polar covalence. NewYork: Academic Press, 1983

    18. [18]

      18. Berendsen, H. J. C.; Grigera, J. R.; Straatsma, T. P. J. Phys. Chem., 1987, 91: 626918. Berendsen, H. J. C.; Grigera, J. R.; Straatsma, T. P. J. Phys. Chem., 1987, 91: 6269

    19. [19]

      19. Jorgensen,W. L.; Madura, J. D. J. Am. Chem. Soc., 1983, 105: 140719. Jorgensen,W. L.; Madura, J. D. J. Am. Chem. Soc., 1983, 105: 1407

    20. [20]

      20. Mahoney, M.W.; Jorgensen, W. L. J. Chem. Phys., 2000, 112: 891020. Mahoney, M.W.; Jorgensen, W. L. J. Chem. Phys., 2000, 112: 8910

    21. [21]

      21. Yang, Z. Z.; Wu, Y.; Zhao, D. X. J. Chem. Phys., 2004, 120: 254121. Yang, Z. Z.; Wu, Y.; Zhao, D. X. J. Chem. Phys., 2004, 120: 2541

    22. [22]

      22. Zhang, Q.; Yang, Z. Z. Chem. Phys. Lett., 2005, 403: 24222. Zhang, Q.; Yang, Z. Z. Chem. Phys. Lett., 2005, 403: 242

    23. [23]

      23. Yang, Z. Z.; Zhang, Q. J. Comput. Chem., 2006, 27: 123. Yang, Z. Z.; Zhang, Q. J. Comput. Chem., 2006, 27: 1

    24. [24]

      24. Yang, Z. Z.; Qian, P. J. Chem. Phys., 2006, 125: 06431124. Yang, Z. Z.; Qian, P. J. Chem. Phys., 2006, 125: 064311

    25. [25]

      25. Wu, Y.; Yang, Z. Z. J. Phys. Chem. A, 2004, 108: 756325. Wu, Y.; Yang, Z. Z. J. Phys. Chem. A, 2004, 108: 7563

    26. [26]

      26. Ewald, P. P. Ann. Phys., 1921, 64: 25326. Ewald, P. P. Ann. Phys., 1921, 64: 253

    27. [27]

      27. Dovesi, R.; Saunders, V. R.; Roetti, C.; Orlando, R.; Zicovich- Wilson, C. M.; Pascale, F.; Civalleri, B.; Doll, K.; Harrison, N. M.; Bush, I. J.; D'Arco, P.; Llunell, M. Crystal 06 user's manual. Torino: University of Torino, 200627. Dovesi, R.; Saunders, V. R.; Roetti, C.; Orlando, R.; Zicovich- Wilson, C. M.; Pascale, F.; Civalleri, B.; Doll, K.; Harrison, N. M.; Bush, I. J.; D'Arco, P.; Llunell, M. Crystal 06 user's manual. Torino: University of Torino, 2006

    28. [28]

      28. Spoel, D. v. d.; Lindahl, E.; Hess, B.; Groenhof, G.; Mark, A. E.; Berendsen, H. J. C. J. Comput. Chem., 2005, 26: 170128. Spoel, D. v. d.; Lindahl, E.; Hess, B.; Groenhof, G.; Mark, A. E.; Berendsen, H. J. C. J. Comput. Chem., 2005, 26: 1701

    29. [29]

      29. Saunders, V. R.; Freyria-Fava, C.; Dovesi, R.; Salasco, L.; Roetti, C. Mol. Phys., 1992, 77: 62929. Saunders, V. R.; Freyria-Fava, C.; Dovesi, R.; Salasco, L.; Roetti, C. Mol. Phys., 1992, 77: 629

    30. [30]

      30. Stewart, R. F. d Ju sl Cent Kristalogr, 1982, 17: 130. Stewart, R. F. d Ju sl Cent Kristalogr, 1982, 17: 1

    31. [31]

      31. Campañá, C.; Mussard, B.; Woo, T. K. J. Chem. Theory Comput., 2009, 5: 286631. Campañá, C.; Mussard, B.; Woo, T. K. J. Chem. Theory Comput., 2009, 5: 2866

    32. [32]

      32. Shirono, K.; Daiguji, H. Chem. Phys. Lett., 2006, 417: 251

      32. Shirono, K.; Daiguji, H. Chem. Phys. Lett., 2006, 417: 251

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1302
  • 文章访问数:  3593
  • HTML全文浏览量:  56
文章相关
  • 发布日期:  2010-09-27
  • 收稿日期:  2010-04-24
  • 网络出版日期:  2010-09-27
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章