AMPAC程序中CHAIN方法搜索过渡态

（一）引言：

对于前面的TS和STQN方法，都有各自的优缺点。此处介绍一种不需要过渡依赖经验的组合方法。本方法借助于AMPAC程序中寻找过渡态的Chain方法，先使用半经验方法得到一个过渡态的初始结构，然后在Gaussian软件中使用DFT方法对此“过渡态”结构进行优化。

CHN（及其前身CHAIN）旨在定位给定一对极小值（即所研究化学反应的反应物与产物）之间的过渡态。该方法无需过渡态初始猜测，从而规避了局部梯度最小化方法的主要局限。虽然非局部搜索策略（如模拟退火法）也无需初始猜测即可搜寻过渡态，但这些方法无法聚焦于特定目标过渡态。

CHN方法通过直接构建反应物-产物间的过渡路径，突破性实现：① 摆脱对初始猜测的依赖 ② 精准定位目标过渡态。

CHN 接受两个或多个几何构型作为输入。每个几何构型必须具有相同的组成和原子排序。第一个几何构型被视为反应物（起点），最后一个几何构型被视为产物（终点）。如果指定了超过2 个几何构型，则它们被视为反应物和产物之间路径上的中间点。（CHAIN 是此规则的一个例外，它要求精确提供 3 个几何构型，顺序为：近似过渡态、反应物、然后是产物。）

如果指定了OPTIL，则使用 TRUSTE 将反应物几何构型优化至极小点；如果指定了 OPTIR，则使用 TRUSTE 将产物几何构型优化至极小点。OPTILR 或 OPTIRL 会导致两个几何构型都被优化。

（二）计算过程：

   1. 水分子与甲醛分子反应的过渡态

• 软件版本Gaussian 16, GaussView 6

• 本例是搜索水分子与甲醛分子反应的过渡态。与QST2方法类似，我们需要在建模窗口同时给出反应物和产物，且原子序号顺序保持一致（左图）。然后再点击GaussView中CalculateàAmpac Calculation Setup，右图则是所设置的基本参数，参数意义已在前文中给出。

• 此外，chn(N)的意义为在反应物和产物之间插入N个构型（默认值为6），因此N越大，理论上来讲更容易获得精确的“初始过渡态”。

• 打开上述文件，可以看到产生了8个结构。依次点击ResultsàAMPACàChain，可以看到Chain方法得到的势能曲线，其中能量最高的点即为过渡态初始结构（右下图）。然后使用之前的TS方法建立输入文件，使用DFT方法继续搜索过渡态即可快速得到DFT模型下的过渡态结构。

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（三）观看教程视频：https://www.bilibili.com/video/BV1yzGczZEUW/