利用最近开发的 (J. Chem. Theory Comput. 2020, 16, 1215 – 1231) Ad − MD | gVH 方法模拟了乙腈溶液中苝二酰亚胺 (PDI) 染料的光吸收光谱。这种混合量子-经典 (MQC) 方法基于软(经典)/刚性(量子)核自由度的绝热 (Ad) 分离,并将光谱表示为通过广义垂直 Hessian (g VH) 振动电子方法获得的振动电子光谱(对于刚性坐标)的构象平均值(在软坐标上)。该平均值是使用特定参数化的量子力学衍生力场 (QMD-FF) 执行的,针对从经典分子动力学 (MD) 运行中提取的快照进行的。本文对旨在重现灵活分子光谱形状的不同方法的可靠性进行了全面的评估。首先,通过将特定 QMD-FF 和通用可转移 FF 获得的结果与参考气相从头算 MD (AIMD) 的结果进行比较,评估采样构型空间的差异及其对吸收光谱预测的影响,包括纯经典方案(集合平均)和 Ad − MD | gVH 框架。接下来,还获得了溶液中 PDI 动力学的经典集合平均和 MQC 预测,并将其与基于对单个优化苝二酰亚胺结构进行的振动电子计算的“静态”方法的结果进行了比较。在经典的集合平均方法中,用两个 FF 获得的显著不同的采样导致预测光谱的位置和强度都发生了相当大的变化,其中沿 QMD-FF 轨迹计算的光谱与 AIMD 对应光谱非常接近。相反,在 Ad − MD | gVH 理论水平上,不同的采样提供非常相似的振动电子光谱,这表明用通用 FF 获得的吸收光谱中的误差主要与刚性模式有关,因为它可以通过 g VH 执行的二次外推来有效地校正,以沿此类坐标定位基态和激发态势能表面的最小值。此外,从研究PDI染料的自组装过程和大尺寸聚集体的振动电子光谱的角度来看,使用针对分子的QMD-FF似乎也是强制性的,因为在柔性侧链群体中发现的GAFF轨迹存在显著误差,这决定了超分子聚集特性。
主要关键词