DOI: https://doi.org/10.26089/NumMet.v25r109

Эффективность регуляризирующего алгоритма для масштабирования квантово-химических силовых полей в декартовых координатах: приложения к биологически важным молекулам

Авторы

  • А. В. Степанова
  • И. Б. Давыдова
  • Г. М. Курамшина

Ключевые слова:

обратная колебательная задача
некорректно поставленные задачи
масштабирующие множители
численные методы
пиперидин
4-пиперидинметанол

Аннотация

Результаты расчета обратных задач нахождения наборов масштабирующих множителей в декартовых координатах для силовых полей двух родственных молекул — пиперидина и 4-пиперидинметанола — показывают близость коэффициентов для однотипных атомов и фрагментов в рассмотренных молекулах и демонстрируют переносимость параметров для одинаковых фрагментов в родственных соединениях. В данной работе подтверждена эффективность разработанных ранее алгоритмов расчета регуляризованных масштабирующих множителей для коррекции матрицы силовых постоянных (гессиана) в декартовых координатах.

Загрузки

Опубликован

2024-03-15

Выпуск

Том 25 (2024): Выпуск 1.

Раздел

Методы и алгоритмы вычислительной математики и их приложения

Авторы

А. В. Степанова

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова
химический факультет
Ленинские горы, 1, стр. 3, 119991, Москва
• научный сотрудник

И. Б. Давыдова

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова
химический факультет
Ленинские горы, 1, стр. 3, 119991, Москва
• научный сотрудник

Г. М. Курамшина

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова
химический факультет
Ленинские горы, 1, стр. 3, 119991, Москва
• ведущий научный сотрудник

Библиографические ссылки

  1. E. B. Wilson, J. C. Decius, and P. C. Cross, Molecular Vibrations: The Theory of Infrared and Raman Vibrational Spectra (Dover, New York, 1980).
  2. M. V. Volkenstein, L. A. Gribov, M. A. El’yashevich, and B. I. Stepanov, Vibrations of Molecules (Nauka, Moscow, 1972) [in Russian].
  3. I. V. Kochikov, G. M. Kuramshina, Yu. A. Pentin, and A. G. Yagola, “A Regularizing Algorithm for Solving an Inverse Oscillation Problem,” Dokl. Akad. Nauk SSSR 261 (5), 1104-1106 (1981) [Sov. Phys. Dokl. 26 (5), 530-532 (1981)].
  4. I. V. Kochikov, G. M. Kuramshina, and A. G. Yagola, “Stable Numerical Methods of Solving Certain Inverse Problems of Vibrational Spectroscopy,” Zh. Vychisl. Mat. Mat. Fiz. 27 (11), 1651-1661 (1987) [USSR Comput. Math. Math. Phys. 27 (6), 33-40 (1987)].
    doi 10.1016/0041-5553(87)90187-X
  5. A. N. Tikhonov, A. V. Goncharsky, V. V. Stepanov, and A. G. Yagola, Numerical Methods for the Solution of Ill-Posed Problems (Springer, Dordrecht, 1995).
    doi 10.1007/978-94-015-8480-7
  6. A. N. Tikhonov, A. S. Leonov, and A. G. Yagola, Nonlinear Ill-Posed Problems (Nauka, Moscow, 1995; Chapman & Hall, London, 1998).
  7. A. G. Yagola, I. V. Kochikov, G. M. Kuramshina, and Yu. A. Pentin, Inverse Problems of Vibrational Spectroscopy (VSP, Utrecht, The Netherlands, 1999).
    doi 10.1515/9783110943269
  8. G. M. Kuramshina, F. Weinhold, I. V. Kochikov, et al., “Joint Treatment of ab initio and Experimental Data in Molecular Force Field Calculations with Tikhonov’s Method of Regularization,” J. Chem. Phys. 100 (2), 1414-1424 (1994).
    doi 10.1063/1.466619
  9. I. V. Kochikov, Yu. I. Tarasov, V. P. Spiridonov, et al., “Extension of a Regularizing Algorithm for the Determination of Equilibrium Geometry and Force Field of Free Molecules from Joint Use of Electron Diffraction, Molecular Spectroscopy and ab initio Data on Systems with Large-Amplitude Oscillatory Motion,” J. Mol. Struct. 485-486, 421-443 (1999).
    doi 10.1016/S0022-2860(99)00185-4
  10. I. V. Kochikov, Yu. I. Tarasov, V. P. Spiridonov, et al., “The Use of ab initio Anharmonic Force Fields in Experimental Studies of Equilibrium Molecular Geometry,” J. Mol. Struct. 550-551, 429-438 (2000).
    doi 10.1016/S0022-2860(00)00504-4
  11. I. V. Kochikov, Yu. I. Tarasov, V. P. Spiridonov, et al., “The Equilibrium Structure of Thiophene by the Combined Use of Electron Diffraction, Vibrational Spectroscopy and Microwave Spectroscopy Guided by Theoretical Calculations,” J. Mol. Struct. 567-568, 29-40 (2001).
    doi 10.1016/S0022-2860(01)00539-7
  12. G. M. Kuramshina and A. G. Yagola, “Regularizing Algorithms for Solving Nonlinear Ill-Posed Problems of Vibrational Spectroscopy,” Eurasian J. Math. Comput. Appl. 4 (4), 14-36 (2016).
    doi 10.32523/2306-6172-2016-4-4-14-36
  13. G. M. Kuramshina and A. G. Yagola, “Applications of Regularizing Algorithms in Structural Chemistry,” Eurasian J. Math. Comput. Appl. 5 (3), 53-72 (2017).
    doi 10.32523/2306-6172-2017-5-3-53-72
  14. I. V. Kochikov, G. M. Kuramshina, and A. V. Stepanova, “New Approach for the Correction of ab initio Molecular Force Fields in Cartesian Coordinates,” Int. J. Quantum Chem. 109 (1), 28-33 (2009).
    doi 10.1002/qua.21728
  15. I. V. Kochikov, A. V. Stepanova, and G. M. Kuramshina, “Ab initio Molecular Force Fields Fitted in Cartesian Coordinates to Experimental Frequencies of Isotopic Species Using Symmetry Constraints: Application to Indole and Pyrrole Molecules,” Struct. Chem. 30 (2), 605-614 (2019).
    doi 10.1007/s11224-018-1262-6
  16. D. Vedal, O. H. Ellestad, P. Klaboe, and G. Hagen, “The Vibrational Spectra of Piperidine and Morpholine and Their N-Deuterated Analogs,” Spectrochim. Acta A: Mol. Spectrosc. 32 (4), 877-890 (1976).
    doi 10.1016/0584-8539(76)80159-6
  17. A. Ya. Korneichuk, V. M. Senyavin, and G. M. Kuramshina, “The Molecular Structure of 4-Piperidinemethanol in Gas, Solutions, and Solid State: Spectral and Theoretical Investigations,” Struct. Chem. 30 (2), 567-582 (2019).
    doi 10.1007/s11224-019-01296-y
  18. Chemcraft -- Graphical program for visualization of quantum chemistry computations. Version 1.8.
    https://www.chemcraftprog.com . Cited February 26, 2024.
  19. M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, et al., “Gaussian 09, Version D1,” This software product is developed by Gaussian, Inc., Wallingford, USA.
    https://gaussian.com/g09citation/. Cited February 26, 2024.

Лицензия

Copyright (c) 2024 А. В. Степанова, И. Б. Давыдова, Г. М. Курамшина

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.