***** 遷移状態とIRC 計算の例 *****

エタン分子のメチル基の回転における遷移状態を求め、
続けてIRC計算を行ってみる。

---------------------- 同梱しているファイルの説明 -------------------------

Et1.pdb　遷移状態を求めるための、初期構造
Et1.inp　遷移状態を求める計算の入力ファイル
Et1.out  その出力ファイル
Et1.pun　そのPunchファイル

Et2.pdb　遷移状態の構造
Et2.inp　遷移状態を出発点としてIRC計算を行ったときの入力ファイル
Et2.out　その出力ファイル
Et2.pun　そのPunchファイル
Et2.irc　そのIRCファイル。IRC計算を行ったので、IRCデータが入っている。

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========================【　遷移状態を求める　】===========================

（１）初期構造を推定する。

今の例の場合、遷移状態を推定することは比較的容易で、
二つのメチル基が互いに重なった構造が遷移状態に近いものと考えられます。
Et1.pdb のモデルは、このような構造になっています。
（ただし、一般的には、遷移状態の推定は難しく、試行錯誤が必要です。）

（２）初期構造のHessian Matrixを求める

この作業は、絶対必要と言う訳ではないが
遷移状態を最適化する際、Hessian Matrixを入力ファイルに入れてやったほうが
計算がうまくいくことが多い。特に遷移状態付近に複雑なポテンシャル曲面が
ある場合。

計算を行うためには、GAMESSの入力オプションで

    RUNTYP=HESSIAN を選択し、計算を実行する。

計算が終了すると、以下のようなメッセージがでる。

  This is NOT a stationary point of the molecular PES

初期構造は、遷移状態ではないので、このメッセージは当然。
今は、Hessian Matrix を求めているだけなので、気にしなくてよい。
因みに、PES は Potential Energy Surface の略。

計算したHessian Matrix を読み込むには、
Fileメニューの Get $HESS group from GAMESS Punch を選択し、
GAMESSの実行ファイルのあるフォルダにあるPDBというフォルダ内の
Et1.pun を読み込む。読み込みがうまくいくと、以下のメッセージがでる。

  $HESS group was successfully retrieved.

（３）遷移状態の最適化

計算を行うためには、GAMESSの入力オプションで

    RUNTYP=SADPOIN を選択し、計算を実行する。

SADPOINTを選択すると、STATPTのHESSが自動的にREADになる。
これは、先ほど（２）で読み込んだHessian Matrixが入力ファイルに
付加されることを意味している。Hessian Matrixの読み込みがまだされて
いなければ、その旨の警告が出てくる。

この計算の終了後、Et1.inp, Et1.out, Et1.pun が生成される。

計算がうまく行くと、次のようなメッセージが表示され
メチル基が互いに重なった構造が表示されるはずである。

   *** Saddle Point Located ***

この構造を、FileメニューのSave As (HETATM/CONECT) format PDB file で
保存する。　これが、Et2.pdb である。

（４）振動解析を行い遷移状態を確認する

計算を行うためには、GAMESSの入力オプションで

    RUNTYP=HESSIAN を選択し、計算を実行する。

計算終了後、次のメッセージが出れば遷移状態である。

  Number of Imaginary Frequency : 1
  There is Only ONE Imaginary Frequency at Normal Mode #1



============================【　IRC 計算　】===============================

これまでの計算で遷移状態が求まったが、この遷移状態が
こちらが考えている反応（今の場合、メチル基の回転）の遷移状態に
なっているかを確かめるため、遷移状態を出発点としてIRC上を辿ってみて
構造がどのように変化するか（今の場合、メチル基が回転すればよい）を
確かめる必要がある。
なぜこの様な計算を行うかというと、求めた遷移状態が、
別の反応（構造変化）の遷移状態である可能性があるからである。

（１）遷移状態のHessian Matrix を読み込む

Fileメニューの Get $HESS group from GAMESS Punch を選択し、
GAMESSの実行ファイルのあるフォルダにあるPDBというフォルダ内の
Et2.pun を読み込む。 Et1.pun ではなくEt2.punであることに注意。
（Et1.pun には、遷移状態のHessian Matrix は入っていない。）

（２）IRC計算を行う

計算を行うためには、GAMESSの入力オプションで

    RUNTYP=IRC を選択し、計算を実行する。

IRCを選択すると、次のようなメッセージがでるが、これは
遷移状態のHessian Matrixを読み込むように注意を促しているだけである。

  Be sure to get the latest ...

IRC計算のオプションが選択できるようになるが、
とりあえず、デフォルトのままでよい。

計算がうまくいくと、Et2.irc が生成する。

（３）IRCデータを見る

Fileメニューの Load New GAMESS IRC Data を選択し、
GAMESSの実行ファイルのあるフォルダにあるPDBというフォルダ内の
Et2.irc を読み込む。読み込みがうまくいくとToolsメニューの
IRC Data がenabled になる。

ToolsメニューのIRC Data を選択すると、パネルが新たに現れる。
パネル内の IRC Point # のスライドを動かすと、それに応じて
構造が変化する。今の例の場合、メチル基が回転するような変化を
すれば良い。#1 は、遷移状態を出発点としたときのIRC上の
最初の点である。

（注意）
以上のようにして求めたIRCは、まだ半分しか求まっていない。
残りの半分を求めるためには、GAMESSの入力オプションで

    RUNTYP=IRC  FORWRD=.TRUE. を選択し、計算を実行する。

FORWRD=.TRUE.とすることにより、遷移状態から出発して
先ほどとは、反対の方向にIRCを辿っていく。
（最初のIRC計算は、FORWRD=.FALSE. で行われていた。）



以上が、遷移状態とIRC計算の簡単な説明です。
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