Выбор базисного набора для расчетов структурно-электронных свойств в системах с участием супероксидного радикала в водной среде

УДК 541.1

  • Андрей Валерьевич Рябых Алтайский государственный университет (Барнаул, Россия)
  • Максим Александрович Пирогов Алтайский государственный университет (Барнаул, Россия)
  • Ольга Андреевна Маслова Алтайский государственный университет (Барнаул, Россия)
  • Сергей Александрович Безносюк Алтайский государственный университет (Барнаул, Россия)
Ключевые слова: физика конденсированного состояния, континуальные модели диэлектрической среды растворителя, супероксид-ион кислорода, энергия сродства к электрону, метод функционала плотности, компьютерное моделирование, поляризуемость

Аннотация

Проведено компьютерное моделирование и рассчитаны молекулярные параметры кислорода и супероксид-иона с целью выбора наиболее оптимального базисного набора функций для дальнейших квантово-механических расчетов с участием активных форм кислорода. Для каждой из частиц получены равновесные длины связи и усредненные поляризуемости в континуальной диэлектрической водной среде в рамках Conductor-like Polarizable Continuum Model (CPCM) и Solvation Model based on Density (SMD). Были использованы 16 базисных наборов, представленных в программном пакете Orca. Проведено сравнение полученных числовых значений с экспериментальными данными. Главным критерием для отбора послужила энергия сродства молекулы кислорода к электрону. Также учитывалось суммарное время компьютерного расчета для каждого базиса. На основе этого выбраны наиболее оптимальные базисные наборы. Базисы 6-31+G(d), 6-311+G, def2-TZVPD и aug-cc-pVDZ рекомендованы для расчетов молекулярных систем, в которых присутствует молекулярный кислород и продукт его восстановления, супер-оксидный радикал.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Metrics

Загрузка метрик ...

Биографии авторов

Андрей Валерьевич Рябых, Алтайский государственный университет (Барнаул, Россия)

аспирант

Максим Александрович Пирогов, Алтайский государственный университет (Барнаул, Россия)

студент

Ольга Андреевна Маслова, Алтайский государственный университет (Барнаул, Россия)

кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физической и неорганической химии

Сергей Александрович Безносюк , Алтайский государственный университет (Барнаул, Россия)

профессор, доктор физико-математических наук, заведующий кафедрой физической и неорганической химии

Литература

Barja G. Mitochondrial Oxygen Radical Generation and Leak: Sites of Production in States 4 and 3, Organ Specificity, and Relation to Aging and Longevity // J. Bioenergetics and Biomembranes. 1999. Vol. 31.

Dawson T.M., Dawson V.L. Molecular Pathways of Neurodegeneration in Parkinson’s Disease // Science. 2003. Vol. 302 (5646). DOI: 10.1126/science.1087753.

Rienstra-Kiracofe J.C., Tschumper G.S., Shaefer H.F. Atomic and molecular electron affinities: photoelectron experiments and theoretical computations // Chem. Rev. 2002. Vol. 102. DOI: 10.1021/cr990044u.

ORCA, An Ab Initio, DFT and Semiempirical electronic structure package. Version 4.2.0. Department of theory and spectroscopy. Directorship: Frank Neese. Max Planck Institute fuer Kohlenforschung, Kaiser Wilhelm Platz 1, D-45470 Muelheim/Ruhr, Germany. 2019. URL: www. orcaforum.kofo.mpg.de.

Krishnan R., Binkley J.S., Seeger R., Pople J.A. Self-consistent molecular orbital methods. XX. A basis set for correlated wave functions // J. Chem. Phys. 1980. Vol. 72. DOI: 10.1063/1.438955.

Gill PM.W, Johnson B.G., Pople J.A., Frisch M.J. The performance of the Becke—Lee—Yang—Parr (B—LYP) density functional theory with various basis sets // Chem. Phys. Lett. 1992. Vol. 197. DOI: 10.1016/0009-2614(92)85807-M.

Weigend F., Ahlrichs R. Balanced basis sets of split valence, triple zeta valence and quadruple zeta valence quality for H to Rn: Design and assessment of accuracy // Phys. Chem. Chem. Phys. 2005. Vol. 7. DOI: 10.1039/b508541a.

Kendall R.A., Dunning T.H., Harrison R. J. Electron affinities of the first-row atoms revisited. Systematic basis sets and wave functions // J. Chem. Phys. 1992. Vol. 96. DOI: 10.1063/1.462569.

Cossi M., Rega N., Scalmani G., Barone V., Energies, Structures, and Electronic Properties of Molecules in Solution with the C-PCM Solvation Model // Chem. Phys. 2003. Vol. 24. № 6. DOI: 10.1002/jcc.10189.

Marenich A.V., Cramer C.J., Truhlar D.G. Universal Solvation Model Based on Solute Electron Density and on a Continuum Model of the Solvent Defined by the Bulk Dielectric Constant and Atomic Surface Tensions // J. Phys. Chem. B. 2009. Vol. 113, 18. DOI: 10.1021/jp810292n.

Huber K.P, Herzberg G., Molecular Spectra and Molecular Structure: IV Constants of Diatomic Molecules. New York, 1979. DOI: 10.1007/978-1-4757-0961-2.

Olney T.N., Cann N.M., Cooper G., Brion C.E. Absolute scale determination for photoabsorption spectra and the calculation of molecular properties using dipole sum-rules // Chem. Phys. 1997. Vol. 223. DOI: 10.1016/S0301-0104(97)00145-6.

Рябых А.В., Маслова О.А., Безносюк С.А., Жуковский М.С., Масалимов А.С. Компьютерное моделирование устойчивости супероксид-иона O2- в континуальной диэлектрической среде // Известия АлтГУ 2020. № 1. DOI: 10.14258/izvasu(2020)1-05.

Опубликован
2021-03-17
Как цитировать
1. Рябых А. В., Пирогов М. А., Маслова О. А., Безносюк С. А. Выбор базисного набора для расчетов структурно-электронных свойств в системах с участием супероксидного радикала в водной среде // Известия Алтайского государственного университета, 2021. № 1(117). С. 53-57. URL: http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282021%291-08.

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)