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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

4.4.4 pc-Xd 的計算結果

相同的,我們認為d 擴散函數也擁有的一定的影響力,因此在 pcX 中的所有元素皆增加一組aug-pc-X 的 d 擴散函數,稱為 pcXd,藉此檢視 d 擴散函數在計算上的效果。在表 61 中,當使用 pc1d 的基底函數計算後,

其MUE 降至 11.59 kcal/mol,與 pc1+ 的計算結果與計算成本相似;而使 用pc2d 進行計算,其 MUE 為 2.44 kcal/mol,與 pc2+ 的計算結果相同,

但是其計算成本卻比pc2+ 增加了 50%;而使用 pc3d 後,其 MUE 為 1.41 kcal/mol,比 pc3+ 的計算誤差略高一些。當中,我們發現到 AE109、IP13 和HTBH38 於 pcXd 的誤差值都比 pcX+ 的低,主要因為在 AE109 中的

HCOCOH、CH3CHO、C2H4O、C2H5O、H3COCH3、H3CCH2OH、H3CCOOH、

61 B2K-PLYP/ pcXd 計算 Training set 的誤差值(in kcal/mol)

Basis Set AE109 IP13 EA13 HTBH38 NHTBH38 MUE(211) Time Ratio pc1d 17.64

a Number in parentheses are the RMSD errors.

b α = 3.8, β = 7.6.

c α = 4.9, β = 8.7.

的計算僅比pcX 準確一些,但與 pcX+ 的結果有很大的落差;而 NHTBH38 中,由於當中的Nucleophilic substitution 反應分子帶有負電荷,因此計算 結果明顯的低估,而導致誤差值明顯的提高。因此,我們認為若要提高 計算能力,增加s 和 p 擴散函數是不可或缺的。

而使用IB 外插法,於 pc1d 和 pc2d 的外插結果為 1.85 kcal/mol,也 能夠將誤差值降至2 kcal/mol 以下,且與 pc-3d 的總誤差值相差 0.25 kcal/mol,卻只要 pc3d 的 7.7%就可以達到近似的計算結果;而使用 pc2d 和pc3d 的外插結果為 1.37 kcal/mol,與[Td|Qd]Zd 的計算結果略低一些,

其計算成本卻明顯的高出許多;但比較於pc[2|3]+,兩者的誤差值都相當 相似,可是pc[2|3]d 的計算成本卻高出許多。在使用 CBS 三點外插方面,

其外插的MUE 為 1.48 kcal/mol,和 pc[2|3]d 的結果相似,表示 CBS 的外 插與IB 的外插效果是相似的。

接著我們也探討對於Test set 的計算效果,在表 62 中使用 pc1d 進行 計算後,其MUE 為 9.34 kcal/mol,比起 pc1 的結果減少了約 2.6 kcal/mol;

而pc2d 的計算誤差值為 2.23 kcal/mol,與 pc2 的誤差值較低一些。當中,

62 B2K-PLYP/ pcXd 計算 Test set 的誤差值(in kcal/mol)

Basis Set PA8 DC10 ABDE4 NCCE31 MUE(53) MUE(264) pc1d 1.15

(1.49)

43.65 (49.33)

1.92 (2.02)

1.35 (1.81)

9.34 (10.74)

11.14 (12.89) pc2d 0.84

(1.05)

8.70 (9.72)

1.36 (1.52)

0.61 (0.88)

2.23 (2.62)

2.40 (2.92) pc[1|2]d b 1.16

(1.42)

5.70 (6.87)

1.71 (1.86)

0.42 (0.73)

1.62 (2.08)

1.80 (2.32)

a Number in parentheses are the RMSD errors.

b α = 3.8, β = 7.6.

我們發現所有資料庫都有更準確的計算結果,表示d 擴散函數的效果是 相當重要的,只有NCCE31 的效果並不理想,其誤差值比 pcX 的計算還 要高,其原因為d 擴散函數增加非鍵結分子之間的作用力,使得能量普 遍明顯的高估,而誤差值大幅提升。而對於九種資料庫的誤差而言,發 現pc1d 的誤差值比 mapc1 低,主要因為 DC10 和 ABDE4 的誤差值都有 降低,表示在pc1 中增加 d 擴散函數會比增加 s 和 p 擴散函數在計算上 來的精確;而對於pc2d 和 mapc2 的誤差值都相當相似,表示無論是 s 和 p 擴散函數或 d 擴散函數,其效果都相當相近的。

在Test set 中使用 pc1d 和 pc2d 進行 IB 外插後,其最佳的 MUE 為 1.62 kcal/mol,與 pc[1|2]的計算結果相同,這表示增加 d 擴散函數後雖然 可以降低DC10 的計算誤差,但是對於 PA8 和 ABDE4 卻會過度估算,

因此增加d 擴散函數對於 Test set 的外插效果並不明顯。而對於九種資料 庫的外插結果中,發現MUE 降至 1.80 kcal/mol,雖然比 pc[1|2]+略高一 些,但對於整體而言,d 擴散函數還是有提升計算能力的效果。