紧接上文：

Materials Studio官方教程：DMol3——计算简单化学反应的势垒【1】

3、准备过渡态计算的输入轨迹文档

如果利用DMol3执行过渡态搜索，反应物和产物的所有原子都必须配对，并创建一个轨迹文件。这可以通过使用反应预览(Reaction Preview)工具实现。

从菜单栏中选择Tools | Reaction Preview。

打开Reaction Preview对话框。

Reaction Preview对话框

分别选择SN2reactant.xsd和SN2product.xsd作为Reactant和Product。单击Match…按钮。

打开Find Equivalent Atoms对话框，可见有一个原子已经匹配，仍有5个原子没有匹配。

展开反应物列中的2xF文件夹。

产物列里的对应的文件夹同时打开。反应物列应包含5:F和6:F。对于LST/QST计算，它们应该直接和产物窗口里的对应原子相匹配。

注意：根据绘制原始结构的方式，应有5:F或4:F之一。在本教程的其余部分中，该参数可以互换。

打开两个3D原子文档，单击反应物列中的5:F，然后单击产物列中的5:F。

两个3D Viewers中相应的原子应被选中，并且应可看到它们在两个文档中并不等效。

单击产物列中的6:F。

这是反应物列中5:F的等效原子，因此这些原子现在可以匹配。

单击Set Match按钮。

原子被移动到matched atoms文件夹中。

对其余不匹配的原子对重复此操作。

可以查看反应物和产物之间的匹配原子列表。

展开反应物列中的6 matched atoms节点。单击反应物或产物列的列表中的一个原子查看配对。当对匹配满意后，关闭Find Equivalent Atoms对话框。

为运行LST/QST计算，需要在反应物和产物之间创建一条路径作为DMol³计算的输入。

在Reaction Preview对话框中，将Number of frames增加到25。勾选Superimpose structures复选框。单击Preview按钮，关闭对话框。

将显示一个名为SN2reactant-SN2product.xtd的新的3D原子轨迹文件。将对该文件进行DMol³计算。可以使用Animation工具条中的工具播放3D轨迹文件。如果该工具条不可见，可以从View菜单中将其打开。

提示：动画在Bounce模式下播放效果最佳。

从菜单栏中选择Build | Bonds，打开Bond Calculation对话框。在Bonding Scheme选项卡中，勾选Monitor bonding复选框，并关闭对话框。

如果Animation工具条不可见，从菜单栏中选择View | Toolbars | Animation。

单击Animation Mode的下拉箭头，选择Bounce。单击Play按钮。

当观看完轨迹之后，单击Stop按钮。

4、利用LST/QST方法计算过渡态

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由Geometry Optimization更改为TS Search。将Functional设置为LDA和PWC。

使用LST/QST工具，可以快速可靠地定位化学反应的过渡态。本教程旨在演示NEB方法在确认过渡态或在MEP上寻找额外最小值方面的能力。因此，将使用低精度的参数设置进行LST/QST计算。具体来说，使用的是LDA泛函。由于其固有的过度缠绕倾向，LDA泛函往往严重低估反应势垒。有时，甚至可以在期望过渡态存在的地方找到最小值。因此，对于严格的过渡状态搜索，将使用更大的基组和梯度修正泛函。有关如何执行更精确的反应势垒计算的概述，请参阅DMol3教程“利用LST/QST工具搜索过渡态（Transition-state searching using LST/QST tools）”。

在DMol3 Calculation的Setup选项卡中，将Charge更改为-1。在Electronic选项卡中，将Basis set设置为DN。

单击More…按钮显示DMol3 Transition State Search对话框。在SCF选项卡中，勾选Use smearing选项卡。在Orbital Cutoff选项卡中选择Custom。将Global orbital cutoff设置为5.0 Å。单击Assign按钮，关闭对话框。

这个过程增加了原子基组的有限范围截断。当与原子中心的距离超过该距离时，原子轨道被认为是零。减少截断值会减少计算所需的时间，但会引入一些近似值。增加截断距离会使得计算更加精确。本例中，在过渡态处碳和氟之间相对较弱的相互作用通过使用更长的截断距离得到改善。

在LST/QST搜索期间，可能会创建DMol³能量计算的自洽场（SCF）循环难以收敛的结构。通过使用展宽选项，可以允许分数轨道占据，从而改进SCF收敛行为。

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

将在LST/QST计算完成后进行振动分析。

现在可以运行计算了。

单击Run按钮并关闭对话框。

等待计算完成。

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。

选择SN2reactant-SN2product TSSearch.xcd。

通过查看能量图，可以看到共轭梯度（CG）搜索可定位一个最小值。虽然它被标记为过渡态，但它的能量低于反应物和产物。现在，将证实这是否真的是一个过渡态。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。

在Project Explorer中的SN2reactant-SN2product DMol3 TSSearch文件夹中双击SN2reactant-SN2product.xsd。从菜单栏中选择Tools | Vibrational Analysis，打开Vibrational Analysis对话框。在Analysis选项卡中，单击Calculate按钮。

计算的模态显示在对话框的网格中。在大约-330 cm^-1位置有一个虚频。

选择该虚频，单击Animation按钮。关闭对话框。

此时将打开一个新窗口，并将相应的反应模式以动画显示。在最小能量路径上可能存在LST/QST搜索遗漏的其他极小值。现在，将尝试使用TS确认TS Confirmation工具定位这些最小值。

单击Stop按钮。从菜单栏中选择File | Save Project，再选择Window | Close All。

【系列教程】

Materials Studio官方教程：DMol3——计算化学反应的自由能【1】

Materials Studio官方教程：DMol3——搜索过渡态【1】

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

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