Фиктивные атомы =============== Фиктивные атомы позволяют задавать геометрию системы, не участвуя при этом в расчётах. Данное их свойство наиболее полезно при задаче макроциклических или спиралевидных молекул, для которых задача геометрии через классическую *Z-матрицу* может быть проблематичным. Основной проблемой при задаче таких молекул является высокая *связность* координат, из-за которой изменение одной координаты какого-либо атома в начале *Z-матрицы* часто приводит к радикальному изменению местоположения атомов, что стоят в *Z-матрице* ниже его. Декартовые координаты, в отличие от *Z-матрицы* абсолютно *несвязны*, однако построение с их помощью больших и, тем более, разветвлённых молекул является чрезвычайно трудоёмким процессом. Всвязи с этим, гораздо более удобный способ – это с помощью *фиктивных атомов* построить *"скелет системы"*, на который можно легко опереться при задаче *настоящих атомов*. Фиктивные атомы задаются в *Z-матрице* символами ``X`` или ``BQ``, при этом построение ведётся ровно таким же образом, как и для настоящих атомов. .. important:: *В GAMESS (US) Z-матрица, содержащая фиктивные атомы, может использоваться* **только** *для задачи исходных координат,* *при этом использование делокализованных координат (DLC) также невозможно. Поэтому параметр* ``NZVAR`` *в группе* ``$CONTRL`` *может принимать только значение* ``NZVAR=0``. Ниже приведён пример входного файла с использованием фиктивных атомов для задачи координат. :: $CONTRL ICHARG=0 MULT=1 EXETYP=RUN RUNTYP=OPTIMIZE SCFTYP=RHF UNITS=ANGS COORD=ZMT NZVAR=0 ISPHER=1 MAXIT=150 $END $SYSTEM TIMLIM=9500 MWORDS=320 $END $STATPT OPTTOL=0.001 NSTEP=250 $END $BASIS GBASIS=PM6-D3H+ $END $SCF DIRSCF=.TRUE. SOSCF=.FALSE. DIIS=.TRUE. EXTRAP=.FALSE. $END $DATA Mobius strip | test | optimization | 229 steps C1 X1 X2 X1 BL360 X3 X2 BL360 X1 VA140 X4 X3 BL280 X2 VA140 X1 DA000 X5 X4 BL360 X3 VA140 X2 DA000 X6 X5 BL360 X4 VA140 X3 DA000 X7 X6 BL280 X5 VA140 X4 DA000 X8 X7 BL360 X6 VA120 X5 DA000 X9 X8 BL360 X7 VA160 X6 DA000 O1 X1 BL120 X9 VA090 X8 DA090 O2 X2 BL140 X1 VA090 O1 DA010 O3 X3 BL140 X2 VA090 O2 DA000 O4 X4 BL140 X3 VA090 O3 DA000 O5 X5 BL140 X4 VA090 O4 DA000 O6 X6 BL140 X5 VA090 O5 DA010 O7 X7 BL120 X6 VA090 O6 DA020 O8 X8 BL100 X7 VA090 O7 DA060 O9 X9 BL100 X8 VA090 O8 DA060 O10 X1 BL120 X9 VA090 O9 DA020 O11 X2 BL140 X1 VA090 O10 DA010 O12 X3 BL140 X2 VA090 O11 DA000 O13 X4 BL140 X3 VA090 O12 DA000 O14 X5 BL140 X4 VA090 O13 DA000 O15 X6 BL140 X5 VA090 O14 DA010 O16 X7 BL120 X6 VA090 O15 DA020 O17 X8 BL100 X7 VA090 O16 DA060 O18 X9 BL100 X8 VA090 O17 DA060 C19 O1 BL120 O10 VA120 O2 DA000 C20 O2 BL120 O11 VA120 O3 DA000 C21 O4 BL120 O13 VA120 O5 DA000 C22 O5 BL120 O14 VA120 O6 DA000 C23 O7 BL160 O8 VA030 O9 DA180 C24 O8 BL170 O9 VA030 O10 DA180 C25 O10 BL140 O1 VA120 O11 DA000 C26 O11 BL120 O2 VA120 O12 DA000 C27 O13 BL120 O4 VA120 O14 DA000 C28 O14 BL120 O5 VA120 O15 DA000 C29 O16 BL120 O7 VA120 O17 DA000 C30 O17 BL120 O8 VA120 O18 DA000 C31 O2 BL120 O11 VA120 O1 DA000 C32 O3 BL120 O12 VA120 O2 DA000 C33 O5 BL120 O14 VA120 O4 DA000 C34 O6 BL120 O15 VA120 O5 DA000 C35 O8 BL160 O7 VA030 O6 DA180 C36 O9 BL170 O8 VA030 O7 DA180 C37 O11 BL140 O2 VA120 O10 DA000 C38 O12 BL120 O3 VA120 O11 DA000 C39 O14 BL120 O5 VA120 O13 DA000 C40 O15 BL120 O6 VA120 O14 DA000 C41 O17 BL120 O8 VA120 O16 DA000 C42 O18 BL120 O9 VA120 O17 DA000 C43 O1 BL100 O10 VA060 O18 DA000 C44 O4 BL160 O13 VA060 O3 DA000 C45 O7 BL160 O16 VA075 O6 DA000 C46 O10 BL100 O1 VA060 O9 DA000 C47 O13 BL160 O4 VA060 O12 DA000 C48 O16 BL160 O7 VA060 O15 DA000 H49 C19 BL110 O1 VA109 O10 DA120 H50 C21 BL110 O4 VA109 O13 DA120 H51 C23 BL110 O7 VA109 O16 DA120 H52 C25 BL110 O10 VA109 O1 DA120 H53 C27 BL110 O13 VA109 O4 DA120 H54 C29 BL110 O16 VA109 O7 DA120 H55 C20 BL110 O2 VA109 O11 DA120 H56 C22 BL110 O5 VA109 O14 DA120 H57 C24 BL110 O8 VA109 O17 DA120 H58 C26 BL110 O11 VA109 O2 DA120 H59 C28 BL110 O14 VA109 O5 DA120 H60 C30 BL110 O17 VA090 O8 DA120 H61 C19 BL110 O1 VA109 O10 DA240 H62 C21 BL110 O4 VA109 O13 DA240 H63 C23 BL110 O7 VA109 O16 DA240 H64 C25 BL110 O10 VA109 O1 DA240 H65 C27 BL110 O13 VA109 O4 DA240 H66 C29 BL110 O16 VA090 O7 DA240 H67 C20 BL110 O2 VA109 O11 DA240 H68 C22 BL110 O5 VA109 O14 DA240 H69 C24 BL110 O8 VA109 O17 DA240 H70 C26 BL110 O11 VA109 O2 DA240 H71 C28 BL110 O14 VA109 O5 DA240 H72 C30 BL110 O17 VA090 O8 DA000 H73 C31 BL110 O2 VA109 O11 DA120 H74 C33 BL110 O5 VA109 O14 DA120 H75 C35 BL110 O8 VA109 O17 DA120 H76 C37 BL110 O11 VA109 O2 DA120 H77 C39 BL110 O14 VA109 O5 DA120 H78 C41 BL110 O17 VA109 O8 DA120 H79 C32 BL110 O3 VA109 O12 DA120 H80 C34 BL110 O6 VA109 O15 DA120 H81 C36 BL110 O9 VA109 O18 DA120 H82 C38 BL110 O12 VA109 O3 DA120 H83 C40 BL110 O15 VA109 O6 DA120 H84 C42 BL110 O18 VA109 O9 DA120 H85 C31 BL110 O2 VA109 O11 DA240 H86 C33 BL110 O5 VA109 O14 DA240 H87 C35 BL110 O8 VA109 O17 DA240 H88 C37 BL110 O11 VA109 O2 DA240 H89 C39 BL110 O14 VA109 O5 DA240 H90 C41 BL110 O17 VA109 O8 DA240 H91 C32 BL110 O3 VA109 O12 DA240 H92 C34 BL110 O6 VA109 O15 DA240 H93 C36 BL110 O9 VA109 O18 DA240 H94 C38 BL110 O12 VA109 O3 DA240 H95 C40 BL110 O15 VA109 O6 DA240 H96 C42 BL110 O18 VA109 O9 DA240 BL100 1.0000 BL110 1.1000 BL120 1.2000 BL140 1.4000 BL160 1.6000 BL170 1.7000 BL280 2.8000 BL360 3.6000 VA030 30.0000 VA060 60.0000 VA090 90.0000 VA075 75.0000 VA109 109.0000 VA120 120.0000 VA140 140.0000 VA160 160.0000 DA000 0.0000 DA010 10.0000 DA020 20.0000 DA060 60.0000 DA090 90.0000 DA120 120.0000 DA180 180.0000 DA240 240.0000 $END Соединение в примере выше – это первое в истории синтезированное `соединение в форме ленты Мёбиуса `_. Скелетная формула этого соединения выглядит следующим образом: .. image:: images/Mobius.png :align: center :width: 400 Конечно, молекула в форме ленты Мёбиуса – исключительно редкий случай, однако такой пример позволяет продемонстрировать принципы построения как макроциклов, так и спиралей. Указанная выше *Z-матрица* составлялась по следующему алгоритму: * Сначала был построен правильный девятиугольник из фиктивных атомов. * На их основе были размещены атомы кислорода. * На основе расположения атомов кислорода были размещены атомы углерода, а на их основе – атомы водорода. * Далее были подобраны оптимальные параметры для координат. * Затем в районе "перегиба" молекулы "скелет" был специально искажён, чтобы уменьшить расстояния между атомами. * В самом конце были внесены правки в расположение некоторых атомов, близких к "перегибу". Так или иначе, без помощи той или иной *программы-визуализатора* данный процесс был бы практически невозможен.