STDA安装与使用

参考链接

stda下载链接：GitHub
xtb4stda下载链接：GitHub
作者官网：Prof. Dr. Stefan Grimme
使用手册：Stda_manual

STDA介绍

stda软件通过简化TDA/TD-DFT方法计算有机分子激发态，由于采用近似方法能够大幅减少TDDFT计算耗时，因此可用于大体系（超过200个原子）紫外吸收光谱和ECD光谱的模拟或者快速模拟小分子激发态。

STDA安装

从GitHub中release页面下载编译完成的stda程序（如stda_v1.6.2）和xtb4stda程序放在服务器一文件夹中（如/home/user/stda），也可以选择按照提示下载源码进行编译。从xtb4stda Github页面下载文件_.param_stda1.xtb_和_.param_stda2.xtb_放在服务器用户主目录下（如/home/user）。为stda文件夹中程序添加执行权限，可以使用软件WinSCP直接右键属性修改文件权限，或者切换到/home/user/stda/目录，运行chmod 764 -R *命令。 编辑服务器主目录中.bashrc文件（环境变量配置文件，root用户为/etc/profile），添加如下参数：

#stda 
export STDAHOME=$PWD 
export PATH=$PATH:/home/user/xtb/stda/ 
#XTB4STDA 
export XTB4STDAHOME=$PWD 
export PATH=$PATH:/home/userxtb/stda/ 
export OMP_NUM_THREADS=48 （指定使用核心数） 
export MKL_NUM_THREADS=48（指定使用核心数） 
export OMP_STACKSIZE=2000m 
ulimit -s unlimited

确认修改并退出，重新进入终端界面使环境变量生效，或者直接在终端输入source /home/user/.bashrc（root用户输入source /etc/profile）使环境变量生效。

STDA使用

xtb4stda软件支持两种原子构型格式，一种是xyz坐标文件，第二种是量子化学程序Turbomole的坐标输入文件格式coord；例如甲烷坐标文件CH4.xyz，放在服务器一文件夹中

5
CH4
C -1.55363753 1.41183722 0.00000000
H -1.19698310 0.40302721 0.00000000
H -1.19696469 1.91623541 0.87365150
H -1.19696469 1.91623541 -0.87365150
H -2.62363753 1.41185040 0.00000000

通过终端切换到该文件夹，执行xtb4stda CH4.xyz得到文件wfn.xtb，再执行stda -xtb -e 20即可通过TDA近似得到能量小于20 eV的激发态信息（当前目录中文件tda.dat）：

1 10.4825 0.018114 0.265236 -0.010357 0.007973
2 10.4825 0.018097 0.265158 0.012083 -0.012090
3 10.4825 0.018116 0.265246 -0.001694 0.004216
4 11.7791 0.001356 0.000010 -0.000152 0.000019
5 11.7833 0.000428 0.000003 0.003159 -0.000384
6 11.7833 0.000000 0.000000 -0.000842 0.000084
7 11.7833 0.000000 0.000000 0.006864 -0.000944
8 11.7836 0.000001 0.000000 0.000028 -0.000004
9 11.7841 0.050541 0.000371 -0.009014 0.001118
10 11.7899 0.049633 0.000365 -0.000085 0.000010
11 11.7903 0.050981 0.000376 0.000022 -0.000001
12 11.8989 0.000001 0.000000 0.000000 0.000000
13 15.3857 0.000000 0.000000 0.000006 0.000018
14 15.3866 0.000001 0.000001 -0.000003 -0.000006
15 15.4155 0.000028 0.000031 -0.000005 -0.000005
16 15.8499 0.015080 0.015310 0.000012 0.000013
17 15.8767 0.000003 0.000003 -0.000024 0.000002
18 16.0881 0.000871 0.000847 0.000001 0.000001
19 16.2139 0.409311 0.388183 0.000029 0.000039
20 16.2254 0.409849 0.387821 -0.000073 -0.000075
21 16.2499 0.396465 0.372986 0.000065 0.000110
22 17.8670 0.000440 0.000951 0.004284 0.006464
23 17.8680 0.000142 0.000308 -0.002179 -0.003301
24 17.8703 0.000000 0.000001 -0.002832 -0.004275
25 17.8828 0.000000 0.000000 -0.000000 -0.000000
26 17.9493 0.141960 0.307137 0.001079 0.001650
27 17.9645 0.142633 0.307353 -0.000469 -0.000703
28 17.9660 0.143642 0.308483 0.000167 0.000180
29 19.1628 0.054595 0.015200 0.000099 0.000014
30 19.1630 0.054154 0.014980 -0.000030 -0.000012
31 19.1631 0.053904 0.014877 0.000009 -0.000004

也可以添加参数-rpa来使用TD-DFT近似进行计算，输入stda -xtb -e 20 -rpa即可得到能量小于20 eV的激发态信息（当前目录中文件tda.dat）：

1 10.4811 0.018917 0.256624 -0.000027 -0.000180
2 10.4811 0.018884 0.256514 -0.000546 -0.001950
3 10.4811 0.018902 0.256557 0.000495 0.001978
4 11.7790 0.001577 0.000023 0.000253 -0.000031
5 11.7831 0.011202 0.000166 0.099638 -0.012087
6 11.7831 0.000000 0.000000 -0.004612 0.000573
7 11.7832 0.005787 0.000086 4.355587 -0.531836
8 11.7832 0.035265 0.000523 -4.450986 0.543536
9 11.7835 0.000000 0.000000 0.000064 -0.000004
10 11.7890 0.050695 0.000751 0.000120 -0.000015
11 11.7894 0.052258 0.000774 -0.000097 -0.000000
12 11.8904 0.000001 0.000000 0.000000 0.000000
13 15.3853 0.000000 0.000001 0.000037 -0.000000
14 15.3863 0.000001 0.000001 -0.000004 0.000003
15 15.4153 0.000029 0.000038 -0.000006 -0.000008
16 15.8482 0.016981 0.020630 -0.000749 -0.000824
17 15.8764 0.000004 0.000005 -0.000060 -0.000017
18 16.0648 0.000994 0.001162 0.000002 0.000003
19 16.1789 0.386837 0.442026 0.003581 0.003686
20 16.1904 0.387162 0.441327 -0.000038 -0.000041
21 16.2164 0.372093 0.421354 -0.002877 -0.002911
22 17.8668 0.000482 0.001192 0.025004 0.039366
23 17.8679 0.000153 0.000380 -0.019986 -0.031463
24 17.8701 0.000001 0.000002 0.007847 0.012357
25 17.8754 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000
26 17.9411 0.128960 0.318510 -0.011563 -0.018339
27 17.9563 0.129593 0.318737 0.005360 0.008367
28 17.9578 0.130541 0.319862 -0.006523 -0.010096
29 19.1603 0.058976 0.013767 0.000074 0.000011
30 19.1605 0.058561 0.013565 -0.000020 -0.000019
31 19.1605 0.058309 0.013472 0.000000 0.000017

进行上述计算时可以将屏幕结果输入到log文件中，如xtb4stda CH4.xyz > CH4.log。 上述计算可以在5 S内结束，因此通过stda软件在模拟大体系激发态时具有巨大优势，结合软件xtb可以实现大分子基态结构优化。

2021年10月19日
输入stda -xtb -e 20 -t即可得到能量小于20 eV的三线态激发能。

注1： stda命令xtb4stda命令执行时可以添加相关参数，具体参数可以通过-h进行显示（如stda -h）或者查询使用手册。
注2： stda软件由于使用近似计算，其只能作为定性研究，不能代替常规TD-DFT或者TDA。