Принципы универсального описания молекулярной структуры

[B3LYP]

В тему приглашаются химики-квантовики, химик-структурщики (электронографисты, кристаллографисты и пр.) и отчасти химики-органики. Я писал в этой теме, что хочу запрограммировать автонастраиваемый функционал молекулярной механики, который опишет любую молекулярную структуру (при условии что его параметры будут динамически “фититься” по данным квантовохимических расчётов).
Собирался взяться за работу на этой неделе, но потом решил не торопиться и всех спрашивать. Изначально у меня был план, в моём функционале считать энергию через потенциал Морзе для всех связей в молекуле, и через потенциал Леннарда-Джонса для всех межъядерных расстояний. Т.е. я планировал на каждой итерации, если в молекуле N атомов и M связей, считать энергию молекулы по этой формуле:

$E=\displaystyle\sum_{i=1}^{M} D_i (1-e^{\alpha_i(r_i-r_{ei})^2})+\displaystyle\sum_{i \neq j}^{N} ((k_i+k_j) (r_{ij}^{-12})-(l_i+l_j) (r_{ij}^{-6}))$

Понятна ли эта формула? В функционале есть $M$ параметров $D, \alpha_i_, r_e$ и $N$ параметров $k_i, l_i$.
Но потом я подумал, что возможно такой функционал молекулярной механики будет довольно некорректный, потому что не учитывает асимметрию образования слабых связей в молекулах. Возьмём например эту молекулу:



Здесь видно что в центре-внизу есть очень слабая водородная связь O..H, и в ходе оптимизации это расстояние скорее всего сделается короче, т.е. притяжение по этой связи есть уже сейчас, хотя формально связи нет и модель ММ не будет эту связь учитывать. Мой функционал ММ в формуле выше не особо сможет учесть асимметрию, т.е. грубо говоря не предскажет что атом водорода будет притягиваться именно влево, а не вправо. Как можно улучшить модель, чтобы учитывать такие моменты?

[DimaM]

Парных потенциалов недостаточно для получения структуры молекул.
Используются трехчастичные потенциалы для задания валентных углов и четырехчастичные (торсионные) для учета вращения вокруг связей.

[B3LYP]

DimaM в сообщении #1663167 писал(а):

Парных потенциалов недостаточно для получения структуры молекул.
Используются трехчастичные потенциалы для задания валентных углов и четырехчастичные (торсионные) для учета вращения вокруг связей.

Я в теме по ссылке в оп объясняю, что считаю трехчастичные и четырехчастичные потенциалы ошибочной идеей.

[DimaM]

B3LYP в сообщении #1663237 писал(а):

Я в теме по ссылке в оп объясняю, что считаю трехчастичные и четырехчастичные потенциалы ошибочной идеей.

Когда воспроизведете колебательный спектр, например, молекулы этилена, с интересом почитаю ваши "объяснения".

[B3LYP]

DimaM в сообщении #1663301 писал(а):

Когда воспроизведете колебательный спектр, например, молекулы этилена, с интересом почитаю ваши "объяснения".

Я понимаю вашу логику. Для таких молекул, как метан или этан, достаточно задать потенциалы отталкивания между несвязанными атомами (второе слагаемое в потенциале Леннарда-Джонса по формуле в оп), и углы, двугранные углы сами выстроятся как надо. А для молекулы этилена будет немного сложнее:



Если просто задать отталкивание между атомами, плоскости HCH развернутся так что они будут перпендикулярны друг другу (двугранный угол H-C-C-H будет 90 градусов, вместо 0). Но тут можно добавить четыре фиктивных атома, как на рисунке, которые тоже отталкивают остальные атомы, т.е. эти фиктивные атомы как бы представляют собой электронное облако, для которого тоже справедлив потенциал Леннарда-Джонса. Тогда структура построится правильная.