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第四章 結果與討論

4.4 對於 pc-type 基底函數組的探討

4.4.5 pc-X+d 的計算結果

我們確認增加sp 和 d 的擴散函數於 pc-type 的基底函數中,確實 可以提高計算的準確度後,因此我們在pc-X+ 中增加一組 aug-pc-X 的 d 擴散函數,稱為pcX+d。表 63 中我們探討 pc1+d 的計算效果,發現其 MUE 為 9.67 kcal/mol,可以降至 10 kcal/mol 以下,比起 DdZ+d 的總誤 差值11.57 kcal/mol,不但計算結果較精準,計算成本也只需要 DdZ+d 的 72%就可以達成;pc2+d 的 MUE 為 2.04 kcal/mol,相當接近我們期望的

誤差範圍內,和TdZ+d 的計算結果及計算成本相似;在 pc3+d 中,所計 算的MUE 為 1.33 kcal/mol,和 QdZ+d 的計算結果也相差不大,但其計 算成本卻大幅提升。而相較於pcX+,其 MUE 可以獲得更小的誤差值,

但是當中NHTBH38 似乎沒有獲得較好的計算結果,主要因為 pcX+d 計 算Nucleophilic substitution 反應的過渡態能量過於低估,而導致計算結果 沒有明顯的變化;而相較於pcXd 的 MUE,pcX+d 也能獲得更好的計算 結果,但IP13 的誤差值似乎提高了一些,其原因為計算原子的游離能還 是有低估的現象,但比pcX+的低估值減少許多,這表示對於游離能不需 要利用太多的內層軌域進行計算。

而對pc1+d 和 pc2+d 使用 IB 外插法後,其結果為 1.70 kcal/mol,與

63 B2K-PLYP/ pcX+d 計算 Training set 的誤差值(in kcal/mol)

Basis Set AE109 IP13 EA13 HTBH38 NHTBH38 MUE(211) Time Ratio pc1+d 16.85

a Number in parentheses are the RMSD errors.

b α = 5.0, β = 6.0.

c α = 7.9, β = 5.7.

[Dd|Td]Z+d 的結果相似,且計算成本幾乎相同;在使用 pc2+d 和 pc3+d 的外插後,其MUE 降至 1.29 kcal/mol,比[Td|Qd]Z+d 和 pc[2|3]+ 略低一 些,但其計算成本卻大幅上升。於CBS 三點外插上,其外插效果與 pc3+d 的結果相似,而這表示CBS 外插法無法將其基底函數順利外插至更大的 基底函數組的計算結果。

64 為利用 pcX+d 計算 Test set 的結果,當中發現利用 pc1+d 計算 的MUE 可降至 8.86 kcal/mol,比起 pc1+和 pc1d 的結果分別減少了 2.16 和 0.5 kcal/mol;而在 pc2+d 中,其 MUE 為 2.01 kcal/mol,與我們期望的誤 差值相當接近,且相較於pc2+ 和 pc2d 的計算結果都較精準。而對個別 的資料庫進行分析,我們發現到PA8 增加 s、p 和 d 擴散函數並沒有提高 計算的準確度,其原因為當中的NH4+和H3O+的能量過於高估所導致;在 ABDE4 中,我們發現使用 pcX 的誤差值為 3.23 kcal/mol、pcX+的誤差值3.06 kcal/mol,而 pcXd 的 MUE 為 1.92 kcal/mol,而 pcX+d 的誤差值 又稍微提高,因此我們認為,對於鍵解離的計算增加d 擴散函數效果較 明顯,而對內層軌域的效果就較不顯著;而NCCE31 之中,我們發現到

64 B2K-PLYP/ pcX+d 計算 Test set 的誤差值(in kcal/mol)

Basis Set PA8 DC10 ABDE4 NCCE31 MUE(53) MUE(264) pc1+d 1.85

(2.34)

41.65 (46.86)

2.06 (2.09)

0.97 (1.33)

8.86 (10.13)

9.50 (10.77) pc2+d 0.84

(1.06)

8.03 (8.87)

1.36 (1.50)

0.46 (0.69)

2.01 (2.35)

2.03 (2.50) pc[1|2]+d b 1.03

(1.26)

4.84 (6.23)

1.38 (1.53)

0.37 (0.60)

1.39 (1.83)

1.64 (2.18)

a Number in parentheses are the RMSD errors.

b α = 5.0, β = 6.0.

其誤差值和pcX 的結果並沒有明顯的變化,主要因為 pcX+d 於計算 Dipole-Interaction complexes、Weak Interaction complexes 和 π-π stacking complexes 時都過於低估 dimer 之間的作用力,而導致誤差提高。可是對 於DC10 的計算,增加 s、p 和 d 擴散函數的效果是相當理想的,表示於 大分子的計算,利用更多層的函數可以更準確的計算其能量。而在九種 資料庫的誤差中,pc1+d 的誤差值降至 9.50 kcal/mol,已經可以降至 10 kcal/mol 以內;pc2+d 的誤差值為 2.03 kcal/mol,更可以趨近 2 kcal/mol,

獲得相當準確的計算。因此對於pcX 中增加 s、p 和 d 擴散函數的計算效 果是相當好的。

而我們也對pc1+d 和 pc2+d 進行外插,在 Test set 中誤差值更降至 1.39 kcal/mol,但是和 pc[1|2]+的結果相當接近。而對於九種資料庫的外 插結果,發現誤差值可以降至1.64 kcal/mol,比之前的外插後的誤差值都 還要低;但對於pc[1|2]+的結果是相當接近的,可是 pc[1|2]+d 的計算成 本卻比pc[1|2]+高出一倍,因此對於 pc[1|2]+d 的計算我們認為並不理想。