三. 其它的例子

随着体系尺寸的增加,或对称程度降低,计算变得越来越困难。通常必须解决的问题是选择活性空间,除了十分重要的轨道和描述态的人为价-里德堡混合,不可能包括所有的轨道。包含过渡金属的体系有大量态在能量上很接近,会出现特殊的问题。

在活性空间包括所有需要的轨道有时是不可能的。这是该方法最大的局限。但是有一些解决办法。文献[17,18]给出了卟吩和靛青分子的研究。卟吩和靛青分别有24和20个π,π*轨道。在活性空间中全部包括显然是不可能的。通过在有限的激发态中分析组态和轨道占据数,发现RASSCF是寻找合适的组态空间,研究体系不同电子态的非常有用的方法。RASSCF方法可以使处理大量的组态,在活性空间中包含所有的π轨道,以及分析不同轨道的作用称为可能。如果轨道对于描述要得到态并不重要,我们的目标是舍去一些最高或最深的轨道。

一个可能是进行SDTQ计算,包括所有可能重要的空间(RAS1中的占据轨道,RAS3中的空轨道,RAS2中没有轨道,并允许在RAS1/RAS3中出现四个空穴/电子)。每个计算得到的活性轨道占据数通常与完全CASSCF处理的结果类似。另一个可能是把最重要的轨道和相应的电子放到CAS空间(RAS2)中,并只允许从RAS1(占据轨道)到RAS3(空轨道)的单、双电子激发。在所有这些情况中,我们将研究组态和轨道的占据数,寻找是否有些对我们考虑的态不太重要,接下来减小用于CASSCF/CASPT2计算的活性空间[17,18]。

过渡金属化合物的激发态计算必须解决另外一系列问题。例如,已知的3d双壳层影响:在包含多个d电子的第一行过渡金属原子(Fe-Zn)的分子中,两套d轨道(3d和4d)必须包含在参考空间中,才能获得准确的结果[3]。当包含更多的配位体和金属原子时,这是一个严重的限制。这个问题的例子是过渡金属的氰化物和羰基化合物[3,19],以及金属蛋白模型[20]。核-价[21]和相对论影响[12]对于获得准确的结果也是重要的。最后,需要考虑标准CASPT2公式中高多重度态的问题。零级哈密顿量定义为Fock类型的单电子算符。除了原来建议的Fock矩阵[6,7]之外,还设计了修正,表示为g1[22],所以CASSCF波函中,闭壳层组态占优势,而另一方面,开壳层组态在微扰计算中进行类似处理,作为平衡的方法。为了用CASSCF/CASPT2方法得到Cr2分子可靠的结果,这种修正是必需的[9]。

每种类型的体系和情况都有其特殊的问题。无对称性的体系中的尺寸和收敛问题[23,24],高对称性情况中的对称性破坏以及局域性问题[25],受激阳离子[26]和阴离子[27]的激发态,等。其它情况,如需要在CASPT2级别同时处理一个以上态的交叉区域情况,在使用多重态CASPT2方法[3]之前无法求解。多重态CASPT2已经包含在当前版本的CASPT2代码中。

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