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Advanced Review Geometry optimization(高级评审几何优化)
Advanced Review
Geometry optimization
H. Bernhard Schlegel∗
Geometry optimization is an important part of most quantum chemical calcu-
lations. This article surveys methods for optimizing equilibrium geometries, lo-
cating transition structures, and following reaction paths. The emphasis is on
optimizations using quasi-Newton methods that rely on energy gradients, and
the discussion includes Hessian updating, line searches, trust radius, and rational
function optimization techniques. Single-ended and double-ended methods are
discussed for transition state searches. Single-ended techniques include quasi-
Newton, reduced gradient following and eigenvector following methods. Double-
ended methods include nudged elastic band, string, and growing string methods.
The discussions conclude with methods for validating transition states and fol-
lowing steepest descent reaction paths. C 2011 John Wiley Sons, Ltd. WIREs Comput Mol
Sci 2011 1 790–809 DOI: 10.1002/wcms.34
INTRODUCTION be reviewed elsewhere in this series. Global mapping
eometry optimization is a key component of of reaction networks21 ,22 is outside the scope of this
Gmost computational chemistry studies that are chapter. Transition path sampling and reaction paths
concerned with the structure and/or reactivity of on free energy surfaces are also not covered.23 Dis-
molecules. This chapter describes some of the meth- cussions of optimization methods to find conical in-
ods that are used to optimize equilibrium geometries, tersections and minimum energy seam crossings can
locate transition str
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