Author Topic: Searching for TS for H2 + N2Zr2Pd2/MgO reaction using frozen coordinates  (Read 4851 times)

Alex2007

  • Newbie
  • *
  • Posts: 1
  • Karma: +0/-0
Dear All,

First, I apologize if this post is a bit off-topic here, I was somewhat confused where to put it. I try to find a transition state for the reaction between gas-phase H2 and N2 adsorbed at Zr2Pd2 cluster which, in turn, is adsorbed at MgO surface. The whole system looks like this: H2 + N2Zr2Pd2/MgO. I use Turbomole 5.10, B3LYP-Gaussian/TZVP level of theory. MgO surface is represented using the embedded cluster approach: Mg13O13(Mg2+)16 cluster surrounded by 14x14x10 array of point charges. I used two different approaches according to 'Turbomole Tutorial', Chapter 7:

1. Running geometry optimizations using 'jobex -ri -c 500 -statpt' command;
2. Running usual geometry optimizations for different values of fixed internal (reaction) coordinate; in this case, I froze different values for the N-H distance.

Below is the beginning of my 'coord' file which I used in optimization with a frozen reaction coordinate, in this case R(N-H) = 1.40 A.

$coord
    2.94269650799085      8.70517256995312     -6.12662777110223      h t
    3.18795165995312      8.69023017323135     -4.16985475271014      h t
    1.24346929104243      4.66952508859644     -6.81867974430503      n t
    1.85514755869715      6.72906299183727     -7.51089310928279      n t
    0.49315921621146      1.63177545661267     -3.47573169385390      zr t
   -2.85469966556776      6.27129664797215     -2.07024114651313      pd t
    2.26448474849826      6.72860502838286     -3.33985625474087      zr t
    4.81146672690398      2.59188127870774     -1.95584133840447      pd t
   -1.64765780569636      0.65589780882514      6.53548878831011      mg f
   -1.03875796590770      3.41041959498460      3.72818956137744      o f
   -3.94299388891248     -1.40196558549630      4.01842292360774      o f
   -3.33410249629819      1.35254277554554      1.21117991834791      mg f
   -6.23825076356201     -3.45985916469058      1.50136538497266      mg f
   -5.62934072925756     -0.70531234597598     -1.30586730769249      o f
    1.54604576628047     -1.34823406228030      5.26170980299269      o f
    2.15498555885123      1.40625771444448      2.45442258078541      mg f
   -0.74926538698186     -3.40611843293943      2.74471717940594      mg f
   -0.14038863199110     -0.65177377696937     -0.06255879804864      o f
   -3.04454077059504     -5.46401164965800      0.22762311320849      o f
   -2.43562634099820     -2.70950812581347     -2.57964196704852      mg f
    4.73973774420027     -3.35242818519170      3.98799096601442      mg f
    5.34865687937156     -0.59795747135922      1.18073246081783      o f
    2.44438751559923     -5.41031261914728      1.47096947823921      o f
    3.05334040410747     -2.65580407722876     -1.33628490392127      mg f
    0.14913623454979     -7.46815206343715     -1.04611251079960      mg f
    0.75810060596027     -4.71364594153782     -3.85341083254211      o f
    6.24705006254592     -4.65997339231836     -2.61006583912521      o f
    5.63808738999613     -7.41451452578863      0.19720443848056      mg f
   -6.52781052565389      3.35667156468916      2.48497024080376      o f
   -7.13669874129849      0.60218933878025      5.29219982320310      mg f
   -4.73092889673882     -4.76735305138602     -5.09671535499758      o f
    4.45027941360410      3.46412001117776      4.97145718378342      o f
   -5.33984762642259     -7.52187762848530     -2.28945459348295      mg f
    3.84133699007477      0.70963530680147      7.77878599317138      mg f
    9.44074474664376     -6.66419698257034     -3.88378453590872      mg f
    3.95178093634575     -6.71784350909920     -5.12715179684097      mg f
   -1.53721672926600     -6.77151509209041     -6.37046915690354      mg f
   -7.02619340471186     -6.82521071830914     -7.61379224995092      mg f
   -9.72151467196955      5.36080519717668      3.75873050915150      mg f
   -8.82306207140230      1.29879103874416     -0.03211835900539      mg f
   -7.92461235284285     -2.76320418409085     -3.82295975021676      mg f
   -4.23249713250060      5.41458640182631      5.00200551620149      mg f
    1.25652345365330      5.46828869116268      6.24524183595528      mg f
    6.74554437497941      5.52201956845854      7.48849475486438      mg f
    7.64397813705509      1.45993060886613      3.69777275890189      mg f
    8.54234682915398     -2.60213163654589     -0.09299978879251      mg f
    1.83546699765317     -8.16478517605102      4.27824742115336      mg f
   -4.55185918267220     -4.15647967484167      6.82569557458534      mg f
   -3.65349968604081     -8.21851041862997      3.03486530638247      mg f
    0.93711555369754     -4.10271922471481      8.06903343472943      mg f
$intdef
# definitions of internal coordinates
   1 f  1.0000000000000 stre    1    4           val=   2.64650
$redundant
     number_of_atoms            50
     degrees_of_freedom        144
     internal_coordinates      323
     frozen_coordinates          1
   Values of frozen coordinates
          2.64650000
# definitions of redundant internals
. . .

However, with both approaches my attempts to find the transition state fail: the geometry optimizations do not converge, energies acquire some wild values, and upon optimization Zr2Pd2 cluster actually starts to 'break apart'. Below, for illustration, I provide the 'energy' file from the calculation where the above coord file was used:


energy      SCF               SCFKIN            SCFPOT
     1 -7296.068737929      6975.991689638     -14272.06042757
     2 -7296.778232386      6976.046454267     -14272.82468665
     3 -7296.778237618      6976.045515165     -14272.82375278
     4 -7304.626661321      6964.224106579     -14268.85076790
     5 -7304.570183169      6964.280791980     -14268.85097515
     6 -7304.110230526      6964.637134801     -14268.74736533
     7 -7303.618275641      6965.088888878     -14268.70716452
     8 -7302.817785988      6965.867585718     -14268.68537171
     9 -7302.040314371      6966.785363475     -14268.82567785
    10 -7301.317276263      6967.845136555     -14269.16241282
    11 -7300.690202190      6968.975509339     -14269.66571153
    12 -7300.152165210      6970.149115120     -14270.30128033
    13 -7299.663959909      6971.401397695     -14271.06535760
    14 -7299.274257447      6972.587350278     -14271.86160773
    15 -7298.985198441      6973.633912647     -14272.61911109
    16 -7298.771595323      6974.517172646     -14273.28876797
    17 -7298.587633749      6975.323610256     -14273.91124401
    18 -7298.420459703      6976.082314251     -14274.50277395
    19 -7298.313181904      6976.656033577     -14274.96921548
    20 -7298.196361295      6977.252256625     -14275.44861792
    21 -7298.090702828      6977.797583921     -14275.88828675
    22 -7297.987411844      6978.338275607     -14276.32568745
    23 -7297.885879378      6978.873459102     -14276.75933848
    24 -7297.777313753      6979.371389488     -14277.14870324
    25 -7297.655418047      6979.902718588     -14277.55813664
    26 -7297.512554292      6980.456938386     -14277.96949268
    27 -7297.358989750      6981.027905511     -14278.38689526
    28 -7297.200292473      6981.603972026     -14278.80426450
    29 -7297.043155271      6982.131841291     -14279.17499656
    30 -7296.868035994      6982.688447779     -14279.55648377
    31 -7296.701331935      6983.194594431     -14279.89592637
    32 -7296.524166590      6983.722744185     -14280.24691078
    33 -7296.360705390      6984.210813430     -14280.57151882
$end


For reference: the total energy of the (H2 + N2Zr2Pd2/MgO) system is about -7300.963 A.U. at the level of theory used. With the "statpt" option I also obtained very strange energies which are even not close to this value.

I apologize for such a long post, I understand that finding a transition state for a on-surface reaction using the embedded cluster approach could be a relatively trivial/simple task, but I have been dealing with this issue for quite long time, and still without any success. Could anybody please help me here?

Thanks a lot in advance!

Sincerely,
Aleksey Kuznetsov.