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

• Published in: Izvestiya of Altai State University
• Main Authors: Рябых, Андрей Валерьевич, Пирогов, Максим Александрович, Маслова, Ольга Андреевна, Безносюк , Сергей Александрович
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: Russian
• Published: Izvestiya of Altai State University 2021
• Subjects: condensed matter physics; continuum models of the dielectric medium of a solvent; oxygen superoxide ion; electron affinity energy; density functional method; computer simulation; polarizability; физика конденсированного состояния; континуальные модели диэлектрической среды растворителя; супероксид-ион кислорода; энергия сродства к электрону; метод функционала плотности; компьютерное моделирование; поляризуемость; Orca
• Online Access: http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282021%291-08; https://doi.org/10.14258/izvasu(2021)1-08

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. In this work, computer simulation has been carried out, and the molecular parameters of oxygen and a superoxide ion have been calculated to select the most optimal basis set of functions for further quantum mechanical calculations that include the presence of reactive oxygen species. For each particle, the equilibrium bond lengths and averaged polarizabilities in a continuous dielectric aqueous medium are obtained with the Conductor-like Polarizable Continuum Model (CPCM) and Solvation Model based on Density (SMD). Calculations for the 16 basic sets are conducted using the Orca software package. The obtained numerical values are compared with experimental data. The electron affinity energy of the oxygen molecule is used as the main selection criterion. The total time of computer calculations for each basis set is considered, and the most optimal basis sets are selected. The basis sets 6-31+G(d), 6-311+G, def2-TZVPD, and aug-cc-pVDZ are recommended for numerical ...