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Structure elucidation and construction of isomerisation pathways in small to moderate-sized (6-27) MgO nanoclusters: an adaptive mutation simulated annealing based analysis with quantum chemical calculations.
Physical Chemistry Chemical Physics ( IF 2.9 ) Pub Date : 2020-05-06 , DOI: 10.1039/c9cp06947j Kuntal Ghosh 1 , Rahul Sharma 1 , Pinaki Chaudhury 2
Physical Chemistry Chemical Physics ( IF 2.9 ) Pub Date : 2020-05-06 , DOI: 10.1039/c9cp06947j Kuntal Ghosh 1 , Rahul Sharma 1 , Pinaki Chaudhury 2
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Determination of global minimum structures and elucidation of reaction paths or minimum energy paths between low-lying minima are of great chemical importance. To that end, we have used our own Adaptive Mutation Simulated Annealing method to determine the global minimum and the minimum energy paths for various isomerisation reactions for small to moderate-sized (MgO)n (n = 6-27) clusters, using the Born-Mayer potential with suitable parameter values. The minimum energy structures obtained by us match well with previously reported data and are used as guess structures for further optimisation at the DFT level (using the B3LYP functional and DGDZVP basis set). Our optimised structures are found to match very well with the further DFT optimised structures, where the comparison is done by determining the root mean square deviation values as well as the radial distribution function profiles. A scheme is proposed to determine the minimum energy paths for isomerisation reactions for some cluster sizes where the transition state/s obtained by us, at very low computational cost, match well with those obtained from further optimisation using DFT calculations. We have shown the efficacy of our method in determining the reaction pathways, even for cases that involve multi-step reactions.
中文翻译：
中小型（6-27）MgO纳米团簇的结构阐明和异构化途径的构建：基于自适应突变模拟退火的量子化学计算分析。
确定整体最小结构以及阐明低洼极小点之间的反应路径或最小能量路径具有重要的化学意义。为此，我们使用Born方程，使用我们自己的自适应突变模拟退火方法，确定了中小型（MgO）n（n = 6-27）簇的各种异构化反应的全局最小和最小能量路径。 -具有合适参数值的Mayer电位。我们获得的最小能量结构与先前报告的数据非常吻合，并用作猜测结构，以便在DFT级别进一步优化（使用B3LYP功能和DGDZVP基础集）。我们发现我们的优化结构与DFT优化结构非常匹配，其中比较是通过确定均方根偏差值以及径向分布函数曲线来完成的。提出了一种方案，用于确定某些簇尺寸的异构化反应的最小能量路径，其中由我们以非常低的计算成本获得的过渡态与通过使用DFT计算的进一步优化获得的过渡态非常匹配。我们已经证明了我们的方法在确定反应路径中的有效性，即使对于涉及多步反应的情况也是如此。
更新日期：2020-04-24
中文翻译：
中小型（6-27）MgO纳米团簇的结构阐明和异构化途径的构建：基于自适应突变模拟退火的量子化学计算分析。
确定整体最小结构以及阐明低洼极小点之间的反应路径或最小能量路径具有重要的化学意义。为此，我们使用Born方程，使用我们自己的自适应突变模拟退火方法，确定了中小型（MgO）n（n = 6-27）簇的各种异构化反应的全局最小和最小能量路径。 -具有合适参数值的Mayer电位。我们获得的最小能量结构与先前报告的数据非常吻合，并用作猜测结构，以便在DFT级别进一步优化（使用B3LYP功能和DGDZVP基础集）。我们发现我们的优化结构与DFT优化结构非常匹配，其中比较是通过确定均方根偏差值以及径向分布函数曲线来完成的。提出了一种方案，用于确定某些簇尺寸的异构化反应的最小能量路径，其中由我们以非常低的计算成本获得的过渡态与通过使用DFT计算的进一步优化获得的过渡态非常匹配。我们已经证明了我们的方法在确定反应路径中的有效性，即使对于涉及多步反应的情况也是如此。
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