16 Cálculos de Interações entre Moléculas
Para interação entre moléculas, é preciso considerar as interações dispersivas conforme discutimos no capítulo de DFT.
Essas interações podem ser computadas pelas correções DFT-D, conforme Section 7.6.3, que são implementadas em diversos pacotes de química quântica.
16.1 Cálculos de Interações Moleculares usando PySCF
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Para utilizar as correções DFT-D no PySCF, é necessário instalar o pacote pyscf-dispersion. Você pode instalar este pacote usando o pip:
pip install pyscf-dispersion
Para um dímero de água, podemos calcular a energia de interação usando o método DFT com correções de dispersão. Abaixo está um exemplo de como fazer isso:
import pyscf
# dímero de água
mol = pyscf.M(
atom = [['H', (-0.6305, -0.8758, 0.2588)],
['O', (-1.5614, -0.8255, 0.5368)],
['H', (-1.9991, -1.5191, 0.0288)],
['O', (1.2821, -0.7524, -0.1108)],
['H', (1.5168, 0.1326, -0.4203)],
['H', (1.7973, -0.8645, 0.6993)]],
basis = 'aug-cc-pvdz')
# cálculo de energia total usando DFT com B3LYP (sem correção de dispersão)
from pyscf.dft import KS
mf = mol.KS()
mf.xc = 'b3lyp' # B3LYP
mf.kernel()
Edft = mf.e_tot
print(f"Energia total (DFT): {Edft:.6f} Hartree")
## adicionando a correção de dispersão D3 com amortecimento de Becke-Johnson
mf.disp = 'd3bj'
mf.kernel()
Edftd = mf.e_tot
print(f"Energia total (DFT-D): {Edftd:.6f} Hartree")
## cálculando a diferença de energia entre DFT e DFT-D
print(f"Correção dispersiva da energia: {(Edftd-Edft):.6f} Hartree")cujo output será
Energia total (DFT): -152.896758 Hartree
Energia total (DFT-D): -152.898907 Hartree
Correção dispersiva da energia: -0.002149 HartreePodemos comparar esse resultado com o valor reportado por Temelso et al. (2011), que obtiveram uma energia de \(-152.779123\) Ha empregando o método RI-MP2 com correção CCSD(T). A boa concordância entre os resultados indica que o cálculo DFT-D reproduz adequadamente a energia do dímero de água, sugerindo também que a contribuição da correção de dispersão para essa interação é relativamente pequena.