紧接上文：

Materials Studio官方教程：DMol3——搜索过渡态【1】

4、利用LST/QST/CG方法计算过渡态

注意：reactant_product.xtd文件包含了DMol³需要的重要信息，其中第一帧是反应物，最后一帧是产物。

现在准备设置使用DMol³计算过渡态的参数。

打开DMol3 Calculation对话框，在Setup选项卡中，将Task更改为TS Search。确保Quality设置为Medium，将Functional设置为GGA和BP。

单击More…按钮显示DMol3 Transition State Search对话框。确认搜索协议(Search protocol)设置为Complete LST/QST，Quality设置为Medium。勾选Optimize reactants and products复选框，关闭对话框。

刚才的设置指定了要使用的哈密顿量和计算的精度级别。精度决定了所使用的基组（在本例中为DND）和轨道截断。可以通过单击Electronic选项卡来检查这些参数。现在需要通过应用热展宽来优化收敛性能。

在Electronic选项卡中，确认从SCF Tolerance下拉列表中选择了Medium。单击More...按钮，打开DMol3 Electronic Options对话框。在SCF选项卡，勾选Use smearing复选框，关闭对话框。

电子哈密顿量的设置与几何优化计算的设置一样。这次需要计算频率(Frequency)性质。

在DMol3 Calculation对话框的Properties选项卡中，勾选Frequency复选框。

最后，需要设置计算任务描述Job Description。

单击Job Control选项卡，取消勾选Automatic复选框。输入TS作为Job Description。

现在准备运行计算任务。

单击Run按钮，关闭对话框。

注意：在计算期间，数个不同的文件和一个LST/QST图将显示在工作区。它们报告了计算状态。特别地，LST/QST图通过显示LST、QST和CG（共轭梯度）的能量与路径坐标之间的关系，监测过渡态搜索的进程。

当计算完成时，可以在TS.outmol文件中观测文本结果。

如果文件没有自动显示，双击Project Explorer内的TS.outmol。按下CTRL + F键，搜索能垒Energy of barrier。

反应能量大约为-14 kcal mol^-1，能垒大约为52 kcal mol^-1。同时记下过渡态的能量，这将在下一部分中使用。

在过渡态中，红外光谱上将存在一个虚频。这个频率对应的反应模式可以用动

画显示出来。

通过打开TS.xsd文件，可以查看过渡态结构。

如果文件没有自动显示，双击Project Explorer内的TS.xsd。

将打开一个3D Viewer，显示使用BP/DND理论水平获得的该反应的过渡态结构。

从菜单栏中选择Tools | Vibrational Analysis，显示Vibrational Analysis对话框，单击Calculate按钮。

计算的模态显示在对话框的网格中。在大约-2000 cm^-1位置有一个虚频。

选择该虚频，单击Animation按钮。当轨迹动画开始时，单击Stop按钮。从菜单栏中选择Build | Bonds，打开Bond Calculation对话框。选择Monitor bonding复选框，并关闭对话框。单击Play按钮。

打开一个新窗口，将以动画呈现相应的反应模式，并为每帧重新计算化学键。

停止动画并关闭Vibrational Analysis对话框。

过渡态搜索任务还将生成一个包含反应物、过渡态和产物的收集文档。可以通过标记反应物、过渡态和产物的总能量来查看它们的能量。

将TS.xod打开为当前文档。单击鼠标右键并从快捷菜单中选择Label，单击Remove All按钮。将Object type更改为Energy，选择TotalEnergy，单击Apply按钮。关闭Label对话框。

提示：反应物、过渡态和产物在Y轴上的位移表示它们的相对能量差。

注意：还可以直接从集合文档查看振动模式的动画。

5、过渡态优化

现在将对前一个部分搜索到的过渡态进行优化。 

从菜单中选择 File | Save Project，以及Window | Close All。在Project Explorer中双击TS.xsd。

打开DMol3 Calculation对话框，将Task更改为TS Optimization。其他的设置保持不变，单击Run按钮。

注意：如上节所示，该计算仅当在Tools | Vibrational Analysis对话框中选择适合的模态时才可以启动。在过渡态优化过程中，将遵循这种模式。

将启动过渡态优化的任务。

由于所搜索到的结构已经非常接近优化后的过渡态，计算任务在比较短的时间内就结束。查看TS优化的.outmol文件，搜寻最后的总能量。

在.outmol文件中搜索以“Geometry optimization completed successfully”开始的行。

记录下在13行之前得到的总能量。

将总能量与LST/QST/CG优化后的过渡态能量进行对比。使用转换因子1 Hartree = 627.51 kcal mol^-1，会发现能量相差仅约0.6 kcal mol^-1，因此优化后的能垒约为53 kcal mol^-1。

注意：计算中获得的实际能量可能与上述数值相差几kcal mol^-1，振动频率可能相差几十cm^-1。为了获得更精确的可再现的结果，应将Quality设置为Fine，并研究结果相对于计算参数的收敛性。

最后，如第4节所述，可以再次查看虚频对应的反应模式的动画。

从菜单栏中选择File | Save Project，然后选择Window | Close All。

本教程到此结束。

本教程对应视频将在杨站长视频号、华算科技B站同步推送，敬请各位关注。

【系列教程】

Materials Studio官方教程：DMol3——对固体进行几何优化【1】

Materials Studio官方教程：DMol3——能带结构和态密度的计算【1】

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