Theo dõi quá trình đồng phân hoá của phân tử hcn từ phổ phát xạ điều hoà bậc cao

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ THEO DÕI Q TRÌNH ĐỒNG PHÂN HĨA CỦA PHÂN TỬ HCN TỪ PHỔ PHÁT XẠ ĐIỀU HỊA BẬC CAO KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Tp Hồ Chí Minh – Năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP THEO DÕI Q TRÌNH ĐỒNG PHÂN HĨA CỦA PHÂN TỬ HCN TỪ PHỔ PHÁT XẠ ĐIỀU HÒA BẬC CAO Ngành: Sư phạm Vật lý Sinh viên thực hiện: TRƯƠNG QUÂN HÀO MSSV: 44.01.102.008 Người hướng dẫn khoa học: PGS TS PHAN THỊ NGỌC LOAN Xác nhận Giảng viên hướng dẫn Xác nhận Chủ tịch Hội đồng phản biện Phan Thị Ngọc Loan Đinh Thị Hạnh Tp Hồ Chí Minh – Năm 2022 Lời cảm ơn Lời đầu tiên, xin gửi lời tri ân sâu sắc đến Cơ Phan Thị Ngọc Loan tận tình hướng dẫn tạo điều kiện tốt cho để học tập, cọ xát suốt thời gian thực khóa luận Ngồi ra, tơi xin gửi lời cảm ơn đến Thầy Lê Văn Hồng Cơ Lê Thị Cẩm Tú hỗ trợ, hướng dẫn góp ý giúp tơi hồn thành khóa luận Tơi xin gửi lời cảm ơn đến tất thầy cô khoa Vật lý trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, đặc biệt thầy tổ mơn Vật lý Lý thuyết, kiến thức kỹ tảng mà thầy truyền thụ cho tơi q trình tơi học tập, làm việc khoa Vật lý giúp tơi hồn thành khóa luận Tơi xin cảm ơn trường Đại học Sư Phạm tạo điều kiện tốt sở vật chất q trình tơi học tập suốt năm vừa qua Tơi gửi lời tri ân đến tồn thể nhóm nghiên cứu, cho anh chị bạn bè hỗ trợ, đồng hành, động viên suốt chặng đường hồn thiện khóa luận Cuối cùng, đặc biệt nhất, tơi xin cảm ơn đến gia đình ln hỗ trợ, động viên để an tâm học tập, nghiên cứu, hồn thành khóa luận Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 Trương Quân Hào Mục lục Lời cảm ơn i Mục lục ii Danh sách từ viết tắt iv Danh sách bảng v Danh sách hình ảnh vi Lời nói đầu Chương Cơ sở lý thuyết 1.1 Xây dựng mơ hình phân tử 1.1.1 Gần Born – Oppenheimer 1.1.2 Lý thuyết orbital phân tử 1.2 Phương pháp thời gian ảo giải phương trình Schrưdinger khơng phụ thuộc thời gian 1.2.1 Xác định hàm sóng lượng trạng thái 1.2.2 Xác định hàm sóng lượng trạng thái kích thích 1.3 Tính tốn cường độ phổ phát xạ HHG 1.3.1 Giải phương trình Schrưdinger phụ thuộc thời gian 1.3.2 Tính cường độ phổ phát xạ HHG từ moment gia tốc lưỡng cực 1.4 Phương pháp tách tốn tử giải tốn tiến hóa theo thời gian hàm sóng 1.5 Đường phản ứng hóa học tự nhiên (Intrinsic Reaction Paths – IRP) 10 Chương Kết thảo luận 11 2.1 Tính tốn đường phản ứng hóa học tự nhiên q trình đồng phân hóa cặp đồng phân HCN – HNC từ chương trình GAUSSIAN 09 11 2.2 Kết mô HOMO phân tử 15 2.3 Tính tốn phổ phát xạ HHG 16 2.4 Kết luận hướng phát triển 18 Tài liệu tham khảo 20 Danh sách từ viết tắt Từ viết tắt Giải nghĩa a.u atomic unit - đơn vị nguyên tử fs femto second - femto giây HHG High-order Harmonic Generation - phát xạ điều hòa bậc cao HOMO Highest Occuppied Molecular Orbital - trạng thái hàm sóng bị chiếm đóng cao IRP Intrinsic Reaction Path - đường phản ứng hóa học tự nhiên NIST National Institute of Standards and Technology - Viện Tiêu chuẩn Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ PES Potential Energy Surface - mặt phân tử TISE Time-Independent Schrödinger Equation - phương trình Schrưdinger khơng phụ thuộc thời gian TDSE Time-Dependent Schrưdinger Equation - phương trình Schrưdinger phụ thuộc thời gian Danh sách bảng Bảng 2.1 Cấu trúc hình học phân tử HCN phân tử HNC thu từ tính tốn chương trình GAUSSIAN sở liệu NIST 11 Bảng 2.2 Cấu hình đầu vào để xác định trạng thái chuyển tiếp kết tính tốn cấu hình trạng thái chuyển tiếp 14 Bảng B.1 Bảng liệu thể quỹ đạo hydrogen dọc đường IRP 24 Bảng B.2 Bảng liệu thể giá trị lượng HOMO, moment lưỡng cực điện dz, dy vị trí hydrogen IRP tính tốn từ GAUSSIAN mơ từ thuật toán di truyền 26 Danh sách hình ảnh Hình 2.1 Mơ hình xác định vị trí hydrogen khơng gian 12 Hình 2.2 Đồ thị phụ thuộc lượng phân tử Etotal(R) góc θ khác Các chấm điểm thể vị trí lượng cực tiểu ứng với góc θ 13 Hình 2.3 Quỹ đạo IRC hệ tọa độ cực Các vị trí trạng thái bền HCN, trạng thái chuyển tiếp CHN trạng thái giả bền HNC nằm tương ứng vị trí θ=0°,θ=77.8° θ=180° 14 Hình 2.4 Sự thay đổi lượng phân tử theo vị trí hydrogen dọc IRP Đồ thị thể có chênh lệch 0.6 eV trạng thái bền HCN trạng thái giả bền HNC Ngồi ra, để thực q trình đồng phân hóa cần vượt qua rào 2.03 eV trạng thái chuyển tiếp 15 Hình 2.5 Đồ thị mơ tả sai số tham số đưa thuật toán di truyền 16 Hình 2.6.Mơ hình vị trí tương đối phân tử laser Góc Θ gọi góc định phương 16 Hình 2.7 Sự biến thiên điện trường laser theo thời gian 17 Hình 2.8 Phổ HHG trạng thái HCN HNC với góc định phương 90° 17 Hình 2.9 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ HHG theo góc định phương hydrogen nằm trạng thái bền (HCN) 18 Hình 2.10 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ HHG theo góc định phương hydrogen nằm trạng thái chuyển tiếp (CHN) 18 Mặt quét với khoảng cách R biến thiên từ 1.10Å đến 2.00Å với bước nhảy 0.05Å, cịn góc θ biến thiên từ 0° đến 180° với bước nhảy 10°, thực phương pháp tính DFT với giả B3LYP hàm sóng sở 6-311+G(2d,p) (chi tiết file thực thi trình bày phụ lục A2) Kết quét mặt thể hình 2.2, gồm 19 đường mơ tả phụ thuộc lượng phân tử Etotal theo R ứng với giá trị θ Từ đồ thị, ước lượng vị trí điểm yên ngựa mặt nằm vùng R ∈ (1.1Å, 1.3Å); θ ∈ (70°, 110°) Hình 2.2 Đồ thị phụ thuộc lượng phân tử Etotal(R) góc θ khác Các chấm điểm thể vị trí lượng cực tiểu ứng với góc θ Hai cấu hình chọn làm đầu vào chức QTS2 cấu hình trạng thái chuyển tiếp thể bảng 2.2 (file thực thi tương ứng trình bày phụ lục A3) Kết phân tích giá trị tần số dao động riêng vị trí trạng thái chuyển tiếp -1023.20 cm-1; -20.96 cm-1; 2520.72 cm-1 thể vị trí xác định điểm yên ngựa mặt Ngồi ra, vị trí trạng thái chuyển tiếp xác định góc θ = 77.8° tương đồng với kết θ = 79.6° đưa cơng trình [1] 13 Bảng 2.2 Cấu hình đầu vào để xác định trạng thái chuyển tiếp kết tính tốn cấu hình trạng thái chuyển tiếp Tọa độ hydrogen Cấu hình z (Å) y (Å) R (Å) θ (°) Đầu vào 0.4275 1.1746 1.2500 70.0 Đầu vào 0.0000 1.1000 1.1000 90.0 Trạng thái chuyển tiếp 0.2353 1.0888 1.1139 77.8 Hình 2.3 Quỹ đạo IRC hệ tọa độ cực Các vị trí trạng thái bền HCN, trạng thái chuyển tiếp CHN trạng thái giả bền HNC nằm tương ứng vị trí θ=0°,θ=77.8° θ=180° Cuối cùng, quỹ đạo IRP thể Hình 2.3 với kết chi tiết tọa độ điểm quỹ đạo trình bày phụ lục B1 Ngồi ra, khảo sát lượng phân tử dọc IRP cho thấy chênh lệch lượng trạng thái bền HCN trạng thái giả bền HNC vào khoảng 0.60 14 eV, cịn độ cao rào q trình đồng phân hóa (cũng lượng trạng thái chuyển tiếp so với trạng thái bền) 2.03 eV Hình 2.4 Các kết có độ tương đồng cao với giá trị tương ứng đưa cơng trình [1] 2.05 eV 0.60 eV Hình 2.4 Sự thay đổi lượng phân tử theo vị trí hydrogen dọc IRP Đồ thị thể có chênh lệch 0.6 eV trạng thái bền HCN trạng thái giả bền HNC Ngoài ra, để thực q trình đồng phân hóa cần vượt qua rào 2.03 eV trạng thái chuyển tiếp 2.2 Kết mô HOMO phân tử Từ IRP xây dựng được, chúng tơi thực tính tốn giá trị lượng E moment lưỡng cực điện dz, dy HOMO ứng với vị trí hydrogen dọc IRP chương trình GAUSSIAN Từ sở giá trị thu được, việc thực mô hàm sóng tương ứng cho tốn hai chiều thực mô tả chương 1.1.2 Về nguyên tắc, với ba điều kiện biên (E, dz, dy) có đến sáu đại lượng tự (aC, σC, aN, σN, aH, σH) nên số giá trị tự tìm vơ Tuy nhiên, việc tìm giá trị đại lượng tự thỏa mãn lúc ba điều kiện biên khó khả thi thực thủ cơng, chúng tơi sử dụng thuật tốn di truyền (genetic algorithm) hỗ trợ cho cơng việc tìm đại lượng tự thỏa mãn điều kiện biên Kết thu sau tính tốn thể chi tiết bảng B.2 phụ lục B2 Hình 2.5 mơ tả sai số tỉ đối giá trị lượng moment lưỡng cực điện HOMO tính từ tham số tự mà thuật toán di truyền đề xuất so với giá trị đích Đối với giá trị lượng moment lưỡng cực điện dz, thuật toán di truyền cho khả xác định đại lượng tự với kết tốt thể với giá trị sai số nhỏ vị trí Tuy nhiên, sai số đại lượng đột ngột tăng cao lớn 10% số điểm liệu xác định: sai số lượng điểm thứ 34, 35, 36 sai số moment lưỡng cực điện dz vị trí thứ 12, 14, 15, 42… Đặc biệt hơn, từ vị trí thứ 52, sai số mặt lượng tăng dần lên đến 50% phục hồi giá trị sai số nhỏ vị trí khác Vì kết này, chúng tơi giới hạn việc tính tốn phổ phát xạ HHG vị trí hydrogen nằm trạng thái bền trạng thái chuyển tiếp (từ vị trí đến 40) Cần lưu ý 15 sai số moment lưỡng cực điện trục y lớn vị trí này, giá trị tuyệt đối |dy| nhỏ (bảng B.2) nên không gây ảnh hưởng đáng kể đến phổ phát xạ HHG Hình 2.5 Đồ thị mô tả sai số tham số đưa thuật tốn di truyền 2.3 Tính toán phổ phát xạ HHG Phổ phát xạ HHG tính tốn vị trí khác hydrogen IRP, với góc định phương Θ thay đổi từ 0° - 90°, với bước nhảy 15° (hình 2.6) Laser sử dụng tính tốn có bước sóng 800 nm, độ dài xung 10 fs (3.75 chu kỳ), dạng hàm bao sin bình phương với cường độ đỉnh 2.1014 W/cm2 Hình 2.7 thể biến thiên điện trường laser theo thời gian laser sử dụng Hình 2.6.Mơ hình vị trí tương đối phân tử laser Góc Θ gọi góc định phương 16 Hình 2.7 Sự biến thiên điện trường laser theo thời gian Hình 2.8 thể phổ HHG phân tử trạng thái HCN HNC với góc định phương 90° Phổ HHG thể tính chất đặc trưng cường độ miền nhiễu loạn (các bậc đầu tiên) giảm nhanh; sau cường độ gần không đổi miền phẳng; cuối miền phẳng điểm dừng, sau điểm dừng cường độ phổ giảm nhanh Điểm dừng thể hình 2.8 31 phù hợp với giá trị tính tốn cơng thức lý thuyết Hình 2.9 hình 2.10, mô tả cường độ HHG bậc xác định thay đổi theo góc định phương Các đồ thị cho thấy xu hướng thay đổi khác hydrogen trạng thái bền HCN trạng thái chuyển tiếp CHN Điều công trình [1] so sánh chi tiết lại cho thấy có khác biệt xu hướng thay đổi nêu cơng trình [1] kết mà chúng tơi tính tốn Hình 2.8 Phổ HHG trạng thái HCN HNC với góc định phương 90° 17 Hình 2.9 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ HHG theo góc định phương hydrogen nằm trạng thái bền (HCN) Hình 2.10 Đồ thị biểu diễn phụ thuộc cường độ HHG theo góc định phương hydrogen nằm trạng thái chuyển tiếp (CHN) 2.4 Kết luận hướng phát triển Tóm lại, khóa luận này, chúng tơi thực cơng việc: i Xác định trạng thái chuyển tiếp cặp đồng phân HCN-HNC vị trí hydrogen nằm (R, θ) = (1.1139Å, 77.8°) Từ trạng thái chuyển tiếp này, mô IRP cho trường hợp cố định khoảng cách CN ii Mô HOMO phân tử hydrogen di chuyển IRP không gian hai chiều cách giải trực tiếp phương trình Schrưdinger không phụ thuộc thời gian Việc xác định tham số mô giả hỗ trợ thuật tốn di truyền với kết khả quan có khả đưa 18 tham số mô tốt HOMO Tuy nhiên, q trình sử dụng thuật tốn cần cải thiện kết chưa có ổn định cao sai số lớn số điểm iii Tính tốn phổ phát xạ HHG vị trí trạng thái bền HCN trạng thái chuyển tiếp CHN mô phụ thuộc cường độ HHG theo góc định phương phân tử Tuy nhiên, kết tính tốn HHG chưa cho khả theo dõi q trình đồng phân hóa từ cường độ phổ HHG Từ kết đạt được, tương lai, tiếp tục cải thiện mức độ hiệu thuật toán di truyền thực xác định tham số tự mô tả tốt giả mô HOMO với điều kiện lượng moment lưỡng cực điện cho trước Ngoài ra, chúng tơi tiếp tục tính tốn mơ HHG cho tồn vị trí phân tử dọc IRP thực tính tốn cho cường độ laser chiếu tới nhỏ 19 Tài liệu tham khảo [1] N T Nguyen, B Van Tang, and V H Le, “Tracking molecular isomerization process with high harmonic generation by ultra-short laser pulses,” J Mol Struct THEOCHEM, vol 949, pp 52–56, June 2010 [2] T H Nguyen, V H Hoang, N T Hoang-Do, and V H Le, “Possibility of tracking iminoamino tautomerism of cytosine by ultra-short laser pulses using high-order harmonic generation,” Comput Theor Chem., vol 988, pp 92–97, May 2012 [3] V H Hoang, C T Le, N T Nguyen, and V H Le, “Possibility of distinguishing DNA bases and of tracking the keto-enol tautomerism by using high-order harmonic generation,” Comput Theor Chem., vol 1043, pp 31–37, Sep 2014 [4] P Atkins and R Friedman, Molecular Quantum Mechanics, 5th ed New York: Oxford University Press, 2011 [5] B.H Bransden and C.J Joachain, Quantum Mechanics, 2nd ed Harlow: Pearson Education, 2000 [6] M Peters, T T Nguyen-Dang, E Charron, A Keller, and O Atabek, “Laser-induced electron diffraction: A tool for molecular orbital imaging,” Phys Rev A, vol 85, pp 053417-1, May 2012 [7] D D T Vu, N L T Phan, V H Hoang, and V H Le, “Dynamic molecular structure retrieval from low-energy laser-induced electron diffraction spectra,” J Phys B, vol 50, pp 245101 Nov 2017 [8] R Kosloff and H Tal-Ezer, “A direct relaxation method for calculating eigenfunctions and eigenvalue of the Schrödinger equation on a grid,” Chem Phys Lett., vol 127, pp 223-230, June 1986 [9] K C Kulander, K J Schafer, and J L Krause, “Single-active electron calculation of multiphoton process in krypton,” Int J Quantum Chem., vol 40, pp 415-429, Oct 1991 [10] K J Schafer, B Yang, L I Dimauro, and K C Kulanderc, “Above Threshold Ionization Beyond the High Harmonic Cutoff,” Phys Rev Lett., vol 70, pp 1599-1602, Mar 1993 [11] S Patchkovskii, Z Zhao, T Brabec, and D M Villeneuve, “High-harmonic generation and molecular orbital tomography in multielectron systems: Beyond the single active electron approximation,” Phys Rev Lett., vol 97, pp 123003, Sep 2006 [12] B Sundaram and P W Milonni, “High-order harmonic generation: Simplied model and relevance of single-atom theories to experiment,” Phys Rev A, vol 41, pp 6571-6573, June 1990 [13] K Burnett, V Reed, J Cooper, and P Knight, “Calculation of the background emitted during high-harmonic generation,” Phys Rev A, vol 45, pp 3347–3349, Mar 1992 [14] M D Feit, J A Fleck, and A Steiger, “Solution of the Schrödinger equation by a spectral method,” J Comput Phys., vol 47, pp 412-433, Sep 1982 [15] J M Bowman and D A Padmavathi, “Quantum calculations of inelastic scattering of HCN and HNC by Ar,” Mol Phys., vol 88, pp 21–32, May 1996 [16] K M Christoffel and J M Bowman, “Quantum scattering calculations of energy transfer and isomerization of HCN/HNC in collisions with Ar,” J Chem Phys., vol 112, pp 4496–4505, Mar 2000 20 [17] A Hishikawa, A Matsuda, E J Takahashi, and M Fushitani, “Acetylene-vinylidene isomerization in ultrashort intense laser fields studied by triple ion-coincidence momentum imaging,” J Chem Phys., vol 128, pp 084302, Feb 2008 [18] C Uiberacker and W Jakubetz, “Molecular isomerization induced by ultrashort infrared pulses I Few-cycle to sub-one-cycle Gaussian pulses and the role of the carrier-envelope phase,” J Chem Phys., vol 120, pp 11532–11539, June 2004 [19] I Vrábel and W Jakubetz, “Counterintuitive multiphoton pulse sequences in molecular isomerization I Selectivity and robustness of competing multiphoton stimulated Raman adiabatic passage processes,” J Chem Phys., vol 118, pp 7366–7379, Apr 2003 [20] K Fukui, J W McIver, and A Komornicki, “The path of chemical reactions - The IRC approach,” Acc Chem Res, vol 14, pp 363-368, Dec 1981 [21] K Fukui, “A Formulation of the reaction coordinate,” J Phys Chem., vol 74, pp 4161-4163, Nov 1970 [22] D G Truhlar and S J Klippenstein, “Current Status of Transition-State Theory,” J Phys Chem., vol 100, pp 12771-12800, Aug 1996 [23] A Fernández-Ramos, J A Miller, S J Klippenstein, and D G Truhlar, “Modeling the kinetics of bimolecular reactions,” Chem Rev., vol 106, pp 4518–4584, Nov 2006 [24] S Maeda, Y Harabuchi, Y Ono, T Taketsugu, and K Morokuma, “Intrinsic reaction coordinate: Calculation, bifurcation, and automated search,” Int J Quantum Chem., vol 115, pp 258–269, Feb 2015 [25] M J Frisch and et al, “Gaussian 09W, Version 9.5.” Gaussian Inc, Wallingford CT, 2009 [26] R Johnson, “NIST 101 Computational Chemistry Comparison and Benchmark Database.” CCCBDBD Computational Chemistry Comparison and Benchmark Database, Apr 1999 [27] H P Hratchian and H B Schlegel, “Accurate reaction paths using a Hessian based predictor– corrector integrator,” J Chem Phys., vol 120, pp 9918-9924, June 2004 21 Phụ lục A File lệnh thực thi chức GAUSSIAN A1 Thực xác định cấu hình trạng thái cân phân tử HCN %mem=1GB %chk=a.chk %nproc=1 # opt b3lyp/6-31+g(d,p) geom=connectivity GEOM-HCN 01 C N H 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 -1.0000000 0.00000000 1.50000000 3.0 1.0 A2 Thực xác định cấu hình trạng thái cân phân tử HNC %mem=1GB %chk=a.chk %nproc=1 # opt b3lyp/6-31+g(d,p) geom=connectivity GEOM-HNC 01 C N H -0.46567162 0.57094158 -1.00000000 1.19883048 0.46783625 0.00000000 2.51728095 0.38616662 1.50000000 3.0 1.0 A3 Thực quét PES phân tử HCN %mem=1GB %chk=a.chk %nproc=1 # scan b3lyp/6-311+g(2d,p) geom=connectivity symmetry=none gfinput gfprint pop=reg PES-SCAN 01 X C N H 1 B1 B2 B3 2 A1 A2 D1 22 B1= 0.62820000 B2= 0.53850000 B3= 1.10000000 19 +0.05 A1= 180.00000000 A2= -180.00000000 36 +5.0 D1= -180.00000000 3.0 1.0 A4 Thực xác định trạng thái chuyển tiếp phân tử %mem=1GB %chk=C:\Users\DELL\Desktop\TS\TS.chk %nproc=1 # opt=(calcfc,qst2) freq b3lyp/6-311+g(2d,p) geom=connectivity TS 01 C N H -1 -1 0.00000000 0.00000000 0.62820000 0.00000000 0.00000000 -0.53850000 0.00000000 -1.17461587 0.42752521 3.0 1.0 TS 01 C N H -1 -1 0.00000000 0.00000000 0.62820000 0.00000000 0.00000000 -0.53850000 0.00000000 -1.10000009 0.00000000 3.0 1.0 A5 Thực xác định IRP trình đồng phân hóa %mem=1GB %chk=a.chk %nproc=1 # irc=(maxpoints=60,calcall) b3lyp/6-311+g(2d,p) symmetry=none scrf=check guess=tcheck geom=connectivity genchk irc 01 C N H -1 -1 0.00000000 0.00000000 0.62820000 0.00000000 0.00000000 -0.53850000 0.00000000 -1.13102800 0.24432000 23 3.0 1.0 B Kết B1 Kết quỹ đạo nguyên tử hydrogen q trình đồng phân hóa Trong q trình tính tốn IRP, bước nhảy khoảng cách hai vị trí liền kề 0.1 amu−2 bohr Kết tính tốn xác định 84 điểm dọc IRP, với 39 điểm nối từ vị trí trạng thái bền HCN đến vị trí trạng thái chuyển tiếp, 44 điểm giá trị lại nối từ trạng thái chuyển tiếp đến trạng thái giả bền HNC thể bảng B.1 (vị trí chuyển tiếp nằm điểm thứ 40 bôi đậm) Bảng B.1 Bảng liệu thể quỹ đạo hydrogen dọc đường IRP Các cột zH, yH cho biết giá trị tọa độ điểm vị trí hydrogen IRP hệ tọa độ Descartes Còn cột R, θ thể vị trí khơng gian biểu diễn hệ tọa độ cực Cột Etotal giá trị lượng phân tử ứng với vị trí tương ứng hydrogen IRP Thứ tự 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 zH (Å) 1.6963 1.6842 1.6791 1.6714 1.6612 1.6485 1.6334 1.6159 1.5959 1.5737 1.5492 1.5225 1.4937 1.4628 1.4299 1.3951 1.3585 1.3202 1.2802 1.2387 1.1958 1.1515 1.1060 1.0594 1.0117 0.9631 0.9137 0.8635 0.8127 0.7613 0.7095 0.6573 yH (Å) 0.0000 0.0388 0.0914 0.1437 0.1956 0.2470 0.2977 0.3476 0.3966 0.4446 0.4915 0.5372 0.5815 0.6244 0.6659 0.7057 0.7439 0.7804 0.8151 0.8479 0.8788 0.9078 0.9348 0.9597 0.9827 1.0036 1.0224 1.0392 1.0539 1.0666 1.0772 1.0859 R (Å) 1.6963 1.6846 1.6816 1.6776 1.6727 1.6669 1.6603 1.6529 1.6444 1.6353 1.6253 1.6145 1.6029 1.5905 1.5774 1.5634 1.5488 1.5336 1.5177 1.5011 1.4840 1.4663 1.4481 1.4295 1.4104 1.3910 1.3712 1.3511 1.3309 1.3104 1.2899 1.2693 24 θ (°) 0.0000 1.3197 3.1158 4.9140 6.7154 8.5214 10.3292 12.1400 13.9560 15.7760 17.6022 19.4349 21.2710 23.1153 24.9712 26.8322 28.7046 30.5883 32.4848 34.3920 36.3124 38.2509 40.2048 42.1731 44.1669 46.1797 48.2134 50.2759 52.3629 54.4821 56.6290 58.8133 Etotal (au) -93.4563 -93.4552 -93.4549 -93.4544 -93.4538 -93.4531 -93.4522 -93.4512 -93.4500 -93.4486 -93.4472 -93.4455 -93.4438 -93.4419 -93.4398 -93.4377 -93.4354 -93.4330 -93.4304 -93.4278 -93.4250 -93.4222 -93.4192 -93.4162 -93.4132 -93.4101 -93.4070 -93.4039 -93.4009 -93.3979 -93.3951 -93.3924 Thứ tự 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 zH (Å) 0.6048 0.5522 0.4993 0.4464 0.3935 0.3407 0.2879 0.2353 0.1827 0.1302 0.0778 0.0254 -0.0270 -0.0796 -0.1323 -0.1851 -0.2380 -0.2909 -0.3438 -0.3966 -0.4494 -0.5021 -0.5546 -0.6069 -0.6588 -0.7103 -0.7613 -0.8116 -0.8612 -0.9099 -0.9577 -1.0043 -1.0497 -1.0938 -1.1365 -1.1776 -1.2171 -1.2547 -1.2905 -1.3242 -1.3559 -1.3854 -1.4126 -1.4375 -1.4600 -1.4799 -1.4974 -1.5122 -1.5244 yH (Å) 1.0925 1.0972 1.1001 1.1011 1.1003 1.0980 1.0941 1.0888 1.0829 1.0761 1.0688 1.0616 1.0548 1.0491 1.0446 1.0413 1.0390 1.0372 1.0354 1.0330 1.0295 1.0247 1.0183 1.0101 1.0001 0.9880 0.9738 0.9575 0.9391 0.9185 0.8957 0.8707 0.8436 0.8144 0.7832 0.7499 0.7146 0.6775 0.6385 0.5978 0.5554 0.5115 0.4661 0.4195 0.3716 0.3226 0.2726 0.2219 0.1704 R (Å) 1.2487 1.2283 1.2081 1.1881 1.1685 1.1496 1.1313 1.1139 1.0982 1.0839 1.0716 1.0619 1.0551 1.0521 1.0529 1.0576 1.0659 1.0772 1.0910 1.1065 1.1233 1.1411 1.1595 1.1784 1.1976 1.2168 1.2361 1.2552 1.2742 1.2929 1.3113 1.3292 1.3467 1.3637 1.3802 1.3961 1.4114 1.4259 1.4398 1.4529 1.4652 1.4768 1.4875 1.4975 1.5065 1.5147 1.5220 1.5284 1.5339 25 θ (°) 61.0314 63.2848 65.5882 67.9317 70.3214 72.7613 75.2575 77.8054 80.4236 83.1012 85.8367 88.6294 91.4663 94.3390 97.2182 100.0795 102.9020 105.6670 108.3685 111.0033 113.5824 116.1047 118.5742 120.9988 123.3743 125.7134 128.0177 130.2854 132.5223 134.7305 136.9159 139.0756 141.2126 143.3301 145.4280 147.5109 149.5814 151.6323 153.6752 155.7036 157.7251 159.7355 161.7392 163.7314 165.7202 167.7026 169.6824 171.6520 173.6219 Etotal (au) -93.3898 -93.3875 -93.3855 -93.3838 -93.3824 -93.3814 -93.3808 -93.3806 -93.3808 -93.3813 -93.3822 -93.3834 -93.3848 -93.3863 -93.3878 -93.3895 -93.3912 -93.3929 -93.3946 -93.3964 -93.3982 -93.4000 -93.4019 -93.4038 -93.4057 -93.4076 -93.4094 -93.4113 -93.4131 -93.4148 -93.4165 -93.4181 -93.4197 -93.4211 -93.4225 -93.4238 -93.4250 -93.4261 -93.4271 -93.4281 -93.4289 -93.4297 -93.4304 -93.4310 -93.4315 -93.4319 -93.4323 -93.4326 -93.4329 Thứ tự 82 83 84 zH (Å) -1.5340 -1.5409 -1.5451 yH (Å) 0.1184 0.0660 0.0132 R (Å) 1.5386 1.5423 1.5452 θ (°) 175.5864 177.5474 179.5105 Etotal (au) -93.4330 -93.4332 -93.4333 B2 Kết tính tốn lượng moment lưỡng cực điện HOMO ứng với vị trí q trình đồng phân hóa từ GAUSSIAN so sánh với mơ từ thuật tốn di truyền Bảng B.2 Bảng liệu thể giá trị lượng EHOMO, moment lưỡng cực điện dz, dy vị trí hydrogen IRP tính tốn từ GAUSSIAN mơ từ thuật toán di truyền Từ giá trị sai số cho thấy thuật tốn di truyền mơ tốt cho giá trị EHOMO, dz cho vị trí nằm gần trạng thái bền trạng thái chuyển tiếp Tuy nhiên nhiều vị trí định, giá trị sai số lớn đáng kể Đối với dy giá trị sai số lớn vị trí gần trạng thái bền trạng thái chuyển tiếp Năng lượng EHOMO Moment lưỡng cực Moment lưỡng cực (eV) điện dz (au) điện dy (au) Thứ Sai số Sai số Sai số Thuật Thuật tự (%) (%) (%) GAUSSIGAUSSI Thuật toán GAUSSI toán di toán di AN AN di truyền -AN truyền truyền -10.081 -10.068 0.13 0.241 0.242 0.41 0.000 0.000 0.000 -10.085 -10.349 2.62 0.240 0.240 0.20 0.032 0.008 75.88 -10.086 -10.463 3.74 0.241 0.243 0.87 0.076 0.023 69.39 -10.085 -10.072 0.13 0.244 0.244 0.03 0.118 0.041 64.83 -10.084 -10.273 1.87 0.248 0.247 0.31 0.160 0.064 59.75 -10.083 -10.308 2.23 0.253 0.254 0.55 0.199 0.094 52.93 -10.081 -10.094 0.13 0.258 0.258 0.01 0.237 0.128 45.91 -10.079 -10.088 0.09 0.264 0.264 0.09 0.272 0.165 39.45 -10.076 -10.038 0.38 0.269 0.269 0.13 0.305 0.172 43.47 10 -10.073 -10.024 0.49 0.274 0.272 0.61 0.336 0.166 50.73 11 -10.070 -9.950 1.19 0.277 0.276 0.34 0.364 0.159 56.21 12 -10.067 -9.847 2.18 0.279 0.244 12.52 0.391 0.157 59.89 13 -10.064 -10.030 0.34 0.279 0.279 0.09 0.414 0.143 65.50 14 -10.060 -10.046 0.14 0.277 0.231 16.59 0.436 0.140 68.00 15 -10.056 -9.936 1.19 0.272 0.232 14.75 0.455 0.134 70.44 16 -10.052 -9.948 1.04 0.264 0.264 0.02 0.473 0.125 73.61 17 -10.048 -10.012 0.36 0.253 0.216 14.53 0.488 0.111 77.26 18 -10.043 -10.028 0.15 0.238 0.238 0.04 0.501 0.096 80.86 19 -10.038 -9.766 2.71 0.219 0.219 0.04 0.512 0.121 76.29 20 -10.032 -10.154 1.22 0.197 0.176 10.82 0.521 0.111 78.72 21 -10.025 -9.910 1.15 0.170 0.170 0.17 0.528 0.119 77.41 22 -10.017 -9.800 2.16 0.138 0.138 0.01 0.532 0.125 76.52 23 -10.008 -9.902 1.06 0.102 0.102 0.15 0.535 0.112 79.13 24 -9.998 -9.891 1.07 0.062 0.063 2.28 0.534 0.126 76.33 25 -9.986 -9.769 2.18 0.016 0.016 1.40 0.532 0.124 76.66 26 -9.972 -9.811 1.62 -0.034 -0.034 1.08 0.527 0.128 75.77 27 -9.956 -9.734 2.23 -0.089 -0.088 0.74 0.519 0.130 75.05 28 -9.938 -9.589 3.51 -0.148 -0.149 0.67 0.509 0.144 71.76 29 -9.918 -9.558 3.63 -0.212 -0.211 0.26 0.496 0.130 73.77 30 -9.895 -9.559 3.40 -0.280 -0.280 0.11 0.481 0.130 72.94 31 -9.870 -9.678 1.95 -0.352 -0.341 3.18 0.464 0.096 79.31 32 -9.842 -8.978 8.78 -0.426 -0.413 3.02 0.444 0.088 80.09 33 -9.813 -8.616 12.20 -0.503 -0.481 4.43 0.423 0.065 84.60 34 -9.782 -8.299 15.16 -0.581 -0.556 4.24 0.401 0.051 87.33 35 -9.749 -8.175 16.14 -0.660 -0.626 5.22 0.378 0.067 82.29 36 -9.716 -8.373 13.82 -0.737 -0.663 10.02 0.354 0.135 61.94 26 Thứ tự 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 Năng lượng EHOMO (eV) Thuật GAUSSItoán di AN truyền -9.683 -8.729 -9.651 -9.027 -9.621 -9.497 -9.593 -9.584 -9.569 -9.510 -9.549 -9.546 -9.532 -9.542 -9.517 -9.496 -9.504 -9.502 -9.492 -9.559 -9.479 -9.586 -9.465 -9.464 -9.448 -9.464 -9.430 -9.532 -9.410 -9.506 -9.390 -9.313 -9.368 -9.223 -9.346 -8.722 -9.324 -8.554 -9.302 -8.442 -9.280 -7.707 -9.259 -6.802 -9.238 -7.017 -9.217 -6.465 -9.197 -6.810 -9.178 -6.085 -9.160 -5.825 -9.143 -5.755 -9.127 -5.563 -9.112 -5.462 -9.097 -5.303 -9.084 -5.199 -9.072 -5.054 -9.061 -4.962 -9.051 -4.864 -9.042 -4.762 -9.033 -4.650 -9.026 -4.599 -9.019 -4.501 -9.013 -4.397 -9.008 -4.340 -9.004 -4.251 -9.000 -4.240 -8.996 -4.203 -8.993 -4.205 -8.991 -4.180 -8.989 -4.202 -8.987 -4.070 Sai số (%) 9.85 6.46 1.28 0.09 0.61 0.03 0.10 0.22 0.03 0.71 1.13 0.01 0.17 1.08 1.02 0.82 1.54 6.68 8.26 9.24 16.95 26.53 24.05 29.86 25.96 33.71 36.41 37.06 39.05 40.06 41.70 42.77 44.29 45.23 46.26 47.34 48.52 49.04 50.09 51.21 51.82 52.79 52.89 53.28 53.25 53.51 53.25 54.71 Moment lưỡng cực điện dz (au) GAUSSI AN Thuật toán di truyền -0.811 -0.882 -0.947 -1.007 -1.059 -1.104 -1.142 -1.174 -1.200 -1.222 -1.241 -1.259 -1.278 -1.298 -1.320 -1.345 -1.371 -1.400 -1.430 -1.461 -1.493 -1.525 -1.557 -1.589 -1.620 -1.650 -1.680 -1.708 -1.735 -1.761 -1.786 -1.810 -1.833 -1.855 -1.875 -1.895 -1.913 -1.930 -1.945 -1.960 -1.973 -1.984 -1.994 -2.003 -2.009 -2.014 -2.017 -2.018 -0.727 -0.821 -0.895 -0.942 -0.976 -0.988 -1.001 -1.009 -1.017 -1.027 -1.036 -1.042 -1.062 -1.100 -1.145 -1.191 -1.184 -1.204 -1.196 -1.259 -1.244 -1.286 -1.297 -1.367 -1.395 -1.486 -1.539 -1.583 -1.617 -1.645 -1.671 -1.697 -1.724 -1.743 -1.772 -1.792 -1.814 -1.835 -1.849 -1.869 -1.882 -1.898 -1.909 -1.920 -1.920 -1.940 -1.930 -1.996 27 Sai số (%) 10.40 6.96 5.51 6.47 7.88 10.47 12.34 14.02 15.26 15.98 16.54 17.21 16.93 15.29 13.22 11.43 13.62 14.03 16.38 13.84 16.70 15.67 16.72 14.00 13.89 9.92 8.38 7.35 6.77 6.57 6.44 6.24 5.95 6.03 5.49 5.43 5.20 4.94 4.93 4.65 4.60 4.35 4.29 4.14 4.42 3.68 4.30 1.10 Moment lưỡng cực điện dy (au) Thuật GAUSSI toán di AN truyền 0.330 0.330 0.306 0.306 0.283 0.283 0.260 0.260 0.239 0.239 0.220 0.221 0.203 0.204 0.188 0.188 0.177 0.177 0.169 0.171 0.165 0.166 0.165 0.165 0.168 0.167 0.174 0.174 0.182 0.182 0.191 0.190 0.202 0.179 0.212 0.180 0.223 0.176 0.233 0.150 0.242 0.196 0.250 0.250 0.257 0.222 0.263 0.263 0.268 0.232 0.271 0.271 0.273 0.272 0.273 0.272 0.271 0.271 0.268 0.267 0.264 0.264 0.258 0.258 0.251 0.251 0.242 0.242 0.232 0.232 0.221 0.221 0.208 0.208 0.194 0.194 0.179 0.179 0.163 0.163 0.146 0.146 0.128 0.128 0.109 0.109 0.089 0.089 0.069 0.069 0.048 0.048 0.027 0.027 0.005 0.005 Sai số (%) 0.06 0.08 0.01 0.08 0.18 0.32 0.30 0.12 0.16 1.36 0.38 0.06 0.55 0.15 0.03 0.34 11.58 14.99 21.00 35.41 19.14 0.07 13.64 0.06 13.54 0.03 0.21 0.19 0.06 0.23 0.03 0.02 0.01 0.13 0.14 0.05 0.15 0.19 0.16 0.12 0.03 0.16 0.30 0.16 0.38 0.16 0.93 7.23