目的：介绍利用DMol³计算光学性质的方法。

所用模块：Materials Visualizer、DMol³

前提条件：绘制简单分子结构可视化工具（Sketching simple molecules Visualizer）教程

背景

香豆素及其衍生物是一类化合物，最初在植物中发现，具有光学活性。香豆素（2H-铬-2-酮，氧杂萘邻铜）通常用作处理乳胶和脂质体的标准参考化合物。

介绍

在本教程中，将计算香豆素在真空和水中的光学性质。并在使用COSMO溶剂化模型和不使用COSMO溶剂化模型的情况下执行几何优化和后续TD-DFT计算。

本教程包括如下部分：

• 开始

• 建立和优化输入结构模型

• 在气相中计算香豆素光谱

• 在水存在的条件下计算香豆素光谱

• 激发态的几何构型优化

注意：为了和本教程中的参数保持一致，可以使用Settings Organizer对话框将项目中所有参数都设置为BIOVIA的默认值。

1、开始

首先启动Materials Studio并创建一个新项目。

打开New Project对话框，输入DMol3_optical作为项目名，单击OK按钮。

新项目将以DMol3_optical为项目名显示于Project Explorer中。

2、建立和优化输入结构模型

应使用绘制工具绘制香豆素分子。

打开一个新的3D原子结构文档，绘制香豆素结构。使用Adjust Hydrogen和Clean工具对结构进行初步调整。

将新文档重命名为coumarin.xsd。

对于柔性分子，您可以使用质量良好的力场（如COMPASS）对结构进行预先优化。然而，由于该分子是刚性的，可以继续执行初始几何优化。

单击Modules工具条上的DMol3按钮，选择Calculation，打开DMol3 Calculation对话框。

将使用PBE泛函进行几何优化计算。

在Setup选项卡中，从Task下拉菜单中选择Geometry Optimization，将Functional设置为GGA和PBE。

为提高计算精度，将修改基组。计算光学性质需要使用4.4基组文件。

选择Electronic选项卡，将Basis set设置为DNP，Basis file设置为4.4。

现在已准备好运行初始几何优化。

在DMol3 Calculation对话框中，单击Run按钮。

根据计算机的运行速度，该计算任务可能需要几分钟可以完成。当计算完成后，会返回结果文件。包括优化后的结构文件coumarin.xsd，一个包含每步优化结构的多帧组成的轨迹文件，以及一些包含计算信息的图表和文本文件。

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

3、在气相中计算香豆素光谱

在教程的本部分，将运行单点能计算，并计算香豆素在真空中的光谱。

打开优化过的结构文件coumarin.xsd。

在DMol3 Calculation对话框中，选择Properties选项卡。勾选Optics复选框，将Calculate lowest states值更改为25。

这将计算25个最低激发态，及其能量和性质，如跃迁强度。增加计算中的态的数量将增加计算时间。

注意：还可以计算线性极化率。这需要计算所有可能的激发态，因此非常占用内存和时间。

选择Setup选项卡并从Task下拉列表中选择Energy。单击Run按钮并关闭对话框。

由于该计算为单点能计算，将返回较少的结果文件。将使用Dmol3分析功能计算光谱。

打开coumarin DMol3 Energy\coumarin.xsd文件。单击Modules工具条上的DMol3按钮，选择Analysis，打开DMol3 Analysis对话框。

选择Optics性质，单击View spectrum按钮。关闭对话框。

将显示一个图表文件coumarin Optical Spectrum.xcd。

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

【系列教程】

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

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】

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