! Internal-to-Cartesian coordinate transformation for ethylene-type molecule. ! ! H1 H3 ! \ / ! C1 - C2 ! / \ ! H2 H4 ! ! Internal coordinates: ! bond lengths r_{C_1C_2}, r_{C_1H_1}, r_{C_1H_2}, r_{C_2H_3}, r_{C_2H_4} ! bond angles alpha_{H_1C_1C_2}, alpha_{H_2C_1C_2}, alpha_{H_3C_2C_1}, ! alpha_{H_4C_2C_1} ! HCH book-type dihedral angles: beta_{H_1C_1C_2H_2}, beta_{H_3C_2C_1H_4} (0 < ! {beta_{H_1C_1C_2H_2}, beta_{H_3C_2C_1H_4}} < 360 deg) ! symmetrized HCH-HCH internal rotation angle: ! delta=2*tau_{H_1C_1C_2H_3}-beta_{H_1C_1C_2H_2}+beta_{H_3C_2C_1H_4} program dipole_c2h4 implicit none double Precision :: rad, pi integer ipar, ieq, info,icoord,j double precision f(3), func(1881,3),internal(12),cart(6,3),V double precision db1,db2,b1_zmat,b2_zmat,tau1_zmat,tau1,tau2,dt,vai character(14) buf30 pi = 4.0d0 * datan2(1.0d0,1.0d0) rad = pi/180.0d0 !read dipole parameters do ipar=1, 1881 read*, buf30, func(ipar,1) enddo !read dipole parameters do ipar=1, 1861 read*, buf30, func(ipar,2) enddo !read dipole parameters do ipar=1, 1399 read*, buf30, func(ipar,3) enddo ! !read grid, Z-matrix coordinates, print x, y, z components of dipole ! do read(5,*,end=14) internal(1:12) ! internal(6:12) = internal(6:12)*rad ! call dipole_c2h4_4m_ADF(func, internal, f) ! ! write(6,"(5f14.7,7f12.4,3f14.6)") internal(1:5),internal(6:12)/rad,f(1),f(2),f(3) cycle 14 exit ! end do ! end program dipole_c2h4 subroutine dipole_c2h4_4m_ADF(func, internal, f) implicit none Double precision, intent(in) :: func(1881,3) Double precision, intent(in) :: internal(12) Double precision, intent(out) :: f(3) Double precision :: cart(6,3) integer :: i, j, natoms, nmodes, irank, iatom, iterm,ix double precision :: re0, re1, alphae, betae, taue, amorse1, amorse2!,coefs_tmat(3,3,adf_nterms), coefs_tinv(3,3,adf_nterms) double precision :: r0, r1, r2, r3, r4, alpha1, alpha2, alpha3, alpha4, beta1, beta2, delta, db1, db2, y(12), mu(3), &! cart0(3), xyz(6,3), nc1(3), nc2(3), nh1(3), nh2(3), nh3(3), nh4(3), e1(3), e2(3), e3(3), e4(3), &! e_b1u(3), e_b2u(3), e_b3u(3),tmat(3,3),tinv(3,3),masses(6) double precision pi, rad,cm(3),fm,tau double precision c2h4_dipole_b1u_n4_d6_ADF,c2h4_dipole_b2u_n4_d6_ADF,c2h4_dipole_b3u_n4_d6_ADF double precision c2h4_dipole_b1u_n3_d6_adf,c2h4_dipole_b2u_n3_d6_ADF,c2h4_dipole_b3u_n3_d6_ADF double precision c2h4_dipole_b1u_n2_d6_ADF,c2h4_dipole_b2u_n2_d6_ADF,c2h4_dipole_b3u_n2_d6_ADF double precision c2h4_dipole_b1u_n1_d6_adf,c2h4_dipole_b2u_n1_d6_adf,c2h4_dipole_b3u_n1_d6_adf pi = 4.0d0 * datan2(1.0d0,1.0d0) rad = pi/180.0d0 masses(1:2) = 12.d0 masses(3:6) = 1.00782505d0 nmodes = 12 natoms = 6 ! if (.not.present(cart)) then ! write(out, '(/a)') 'dipole_c2h4_4m_ADF error: Cartesian-coordinate derivatives are not present' ! stop ! endif ! equilibrium parameters irank = 1 re0 = func(1,irank) re1 = func(2,irank) alphae = func(3,irank)*rad betae = func(4,irank)*rad taue = func(5,irank)*rad amorse1 = func(6,irank) amorse2 = func(7,irank) ! define expansion functions ! if (trim(molec%coord_transform)=='C2H4_2BETA_1TAU') then ! internal coordinates r0 = internal(1) r1 = internal(2) r2 = internal(3) r3 = internal(4) r4 = internal(5) alpha1 = internal(6) alpha2 = internal(7) alpha3 = internal(8) alpha4 = internal(9) beta1 = internal(10) beta2 = internal(11) tau = internal(12) !Cartesian coordinates cart(1,1) = 0.d0 cart(1,2) = 0.d0 cart(1,3) = -r0*0.5d0 cart(2,1) = 0.d0 cart(2,2) = 0.d0 cart(2,3) = r0*0.5d0 cart(3,1) = r1*sin(alpha1) cart(3,2) = 0.d0 cart(3,3) = r1*cos(alpha1)-r0*0.5d0 cart(4,1) = r2*sin(alpha2)*cos(beta1) cart(4,2) = r2*sin(alpha2)*sin(beta1) cart(4,3) = r2*cos(alpha2)-r0*0.5d0 cart(5,1) = r3*sin(alpha3)*cos(tau) cart(5,2) = r3*sin(alpha3)*sin(tau) cart(5,3) = -r3*cos(alpha3)+r0*0.5d0 cart(6,1) = r4*sin(alpha4)*(cos(tau)*cos(beta2)-sin(tau)*sin(beta2)) cart(6,2) = r4*sin(alpha4)*(cos(tau)*sin(beta2)+sin(tau)*cos(beta2)) cart(6,3) = -r4*cos(alpha4)+r0*0.5d0 fm = 1.d0 / sum(masses(1:natoms)) do ix=1, 3 cm(ix) = sum( cart(1:natoms,ix) * masses(1:natoms) ) * fm enddo do iatom=1, natoms cart(iatom,1:3) = cart(iatom,1:3) - cm(1:3) enddo ! expansion functions y(1) = (r0-re0) * exp(-amorse1*(r0-re0)**2) y(2) = (r1-re1) * exp(-amorse2*(r1-re1)**2) y(3) = (r2-re1) * exp(-amorse2*(r2-re1)**2) y(4) = (r3-re1) * exp(-amorse2*(r3-re1)**2) y(5) = (r4-re1) * exp(-amorse2*(r4-re1)**2) y(6) = alpha1 - alphae y(7) = alpha2 - alphae y(8) = alpha3 - alphae y(9) = alpha4 - alphae db1 = beta1 - pi*sign(1.d0,beta1) db2 = beta2 - pi*sign(1.d0,beta2) delta = 2*tau + db1 + db2 y(10) = db1 y(11) = db2 y(12) = delta ! else ! write(out, '(/a,a,a)') 'dipole_c2h4_4m_ADF error: coordinate type = "', trim(molec%coord_transform), '" is not supported' ! stop ! endif ! symmetry-adapted components irank = 1 mu(irank) = c2h4_dipole_b1u_n1_d6_ADF( y, func(8:22,irank) ) &! + c2h4_dipole_b1u_n2_d6_ADF( y, func(23:210,irank) ) &! + c2h4_dipole_b1u_n3_d6_ADF( y, func(211:898,irank) ) &! + c2h4_dipole_b1u_n4_d6_ADF( y, func(899:1881,irank) ) irank = 2 mu(irank) = c2h4_dipole_b2u_n1_d6_ADF( y, func(8:19,irank) ) &! + c2h4_dipole_b2u_n2_d6_ADF( y, func(20:196,irank) ) &! + c2h4_dipole_b2u_n3_d6_ADF( y, func(197:876,irank) ) &! + c2h4_dipole_b2u_n4_d6_ADF( y, func(877:1861,irank) ) irank = 3 mu(irank) = c2h4_dipole_b3u_n1_d6_ADF( y, func(8:10,irank) ) &! + c2h4_dipole_b3u_n2_d6_ADF( y, func(11:79,irank) ) &! + c2h4_dipole_b3u_n3_d6_ADF( y, func(80:512,irank) ) &! + c2h4_dipole_b3u_n4_d6_ADF( y, func(513:1399,irank) ) ! *construct transformation matrix from Cartesian to symmetry-adapted projections ! choose origin X to be in the middle of CC bond cart0 = (cart(2,:)+cart(1,:))*0.5d0 do iatom=1, natoms xyz(iatom,:) = cart(iatom,:) - cart0(:) enddo nc1 = xyz(1,:)/sqrt(sum(xyz(1,:)**2)) nc2 = xyz(2,:)/sqrt(sum(xyz(2,:)**2)) nh1 = xyz(3,:)/sqrt(sum(xyz(3,:)**2)) nh2 = xyz(4,:)/sqrt(sum(xyz(4,:)**2)) nh3 = xyz(5,:)/sqrt(sum(xyz(5,:)**2)) nh4 = xyz(6,:)/sqrt(sum(xyz(6,:)**2)) ! vectors perpendicular to XC2H1, XC1H2, XC2H3, and XC2H4 planes ! e1 = -vector_product_ADF(nc1,nh1) ! e2 = vector_product_ADF(nc1,nh2) ! e3 = vector_product_ADF(nc2,nh3) ! e4 = -vector_product_ADF(nc2,nh4) call vector_product(nc1,nh1,e1) e1 = -e1 call vector_product(nc1,nh2,e2) call vector_product(nc2,nh3,e3) call vector_product(nc2,nh4,e4) e4 = -e4 e_b1u = nc1; e_b1u=e_b1u/sqrt(sum(e_b1u**2)) e_b3u = (e1 + e2) + (e3 + e4); e_b3u=e_b3u/sqrt(sum(e_b3u**2)) call vector_product(e_b1u,e_b3u,e_b2u) e_b2u=e_b2u/sqrt(sum(e_b2u**2)) ! e_b2u = MLvector_product(e_b1u, e_b3u); e_b2u=e_b2u/sqrt(sum(e_b2u**2)) tmat(1,:) = e_b1u tmat(2,:) = e_b2u tmat(3,:) = e_b3u ! *find tmat^{-1} using algebraic approach ! do iterm=1, adf_nterms ! do i=1, 3 ! do j=1, 3 ! coefs_tmat(j,i,iterm) = tmat(j,i)%d(iterm) ! enddo ! enddo ! enddo ! call deriv_invmat(nmodes, adf_nterms, adf_terms, 3, coefs_tmat, coefs_tinv) ! switch to ADF approach ! do i=1, 3 ! do j=1, 3 ! call adf_set_var(tinv(j,i), coefs_tinv(j,i,1:adf_nterms)) ! enddo ! enddo ! compute Cartesian projections of dipole moment ! do irank=1, 3 ! f(irank) = dot_product(tinv(irank,1:3), mu) ! enddo do irank=1, 3 ! f(irank) = dot_product(tinv(irank,1:3), mu) f(irank) = dot_product(tmat(irank,1:3), mu) enddo end subroutine dipole_c2h4_4m_ADF !############################################################################### function c2h4_dipole_b1u_n1_d6_ADF(coords, params) result(v) implicit none double precision, intent(in) :: coords(12) double precision, intent(in) :: params(15) double precision :: v double precision :: r0,r1,r2,r3,r4,a1,a2,a3,a4,b1,b2,dtau double precision :: f(15) r0 = coords(1) r1 = coords(2) r2 = coords(3) r3 = coords(4) r4 = coords(5) a1 = coords(6) a2 = coords(7) a3 = coords(8) a4 = coords(9) b1 = coords(10) b2 = coords(11) dtau = coords(12) f(1) = -r1 - r2 + r3 + r4 f(2) = r1**2 + r2**2 - r3**2 - r4**2 f(3) = r1**3 + r2**3 - r3**3 - r4**3 f(4) = -r1**4 - r2**4 + r3**4 + r4**4 f(5) = -r1**5 - r2**5 + r3**5 + r4**5 f(6) = -r1**6 - r2**6 + r3**6 + r4**6 f(7) = -a1 - a2 + a3 + a4 f(8) = -a1**2 - a2**2 + a3**2 + a4**2 f(9) = a1**3 + a2**3 - a3**3 - a4**3 f(10) = -a1**4 - a2**4 + a3**4 + a4**4 f(11) = a1**5 + a2**5 - a3**5 - a4**5 f(12) = a1**6 + a2**6 - a3**6 - a4**6 f(13) = b1**2 - b2**2 f(14) = b1**4 - b2**4 f(15) = b1**6 - b2**6 v = sum(f*params) end function c2h4_dipole_b1u_n1_d6_ADF !############################################################################### function c2h4_dipole_b1u_n2_d6_ADF(coords, params) result(v) implicit none double precision, intent(in) :: coords(12) double precision, intent(in) :: params(188) double precision :: v double precision :: r0,r1,r2,r3,r4,a1,a2,a3,a4,b1,b2,dtau double precision :: f(188) r0 = coords(1) r1 = coords(2) r2 = coords(3) r3 = coords(4) r4 = coords(5) a1 = coords(6) a2 = coords(7) a3 = coords(8) a4 = coords(9) b1 = coords(10) b2 = coords(11) dtau = coords(12) f(1) = r0*(-r1 - r2 + r3 + r4) f(2) = r0*(-r1**2 - r2**2 + r3**2 + r4**2) f(3) = r0*(-r1**3 - r2**3 + r3**3 + r4**3) f(4) = r0*(r1**4 + r2**4 - r3**4 - r4**4) f(5) = r0*(r1**5 + r2**5 - r3**5 - r4**5) f(6) = r0**2*(r1 + r2 - r3 - r4) f(7) = r0**2*(r1**2 + r2**2 - r3**2 - r4**2) f(8) = r0**2*(r1**3 + r2**3 - r3**3 - r4**3) f(9) = r0**2*(-r1**4 - r2**4 + r3**4 + r4**4) f(10) = r0**3*(-r1 - r2 + r3 + r4) f(11) = r0**3*(-r1**2 - r2**2 + r3**2 + r4**2) f(12) = r0**3*(-r1**3 - r2**3 + r3**3 + r4**3) f(13) = r0**4*(r1 + r2 - r3 - r4) f(14) = r0**4*(-r1**2 - r2**2 + r3**2 + r4**2) f(15) = r0**5*(r1 + r2 - r3 - r4) f(16) = r0*(-a1 - a2 + a3 + a4) f(17) = r0*(-a1**2 - a2**2 + a3**2 + a4**2) f(18) = r0*(a1**3 + a2**3 - a3**3 - a4**3) f(19) = r0*(-a1**4 - a2**4 + a3**4 + a4**4) f(20) = r0*(a1**5 + a2**5 - a3**5 - a4**5) f(21) = r0**2*(-a1 - a2 + a3 + a4) f(22) = r0**2*(-a1**2 - a2**2 + a3**2 + a4**2) f(23) = r0**2*(a1**3 + a2**3 - a3**3 - a4**3) f(24) = r0**2*(-a1**4 - a2**4 + a3**4 + a4**4) f(25) = r0**3*(a1 + a2 - a3 - a4) f(26) = r0**3*(a1**2 + a2**2 - a3**2 - a4**2) f(27) = r0**3*(-a1**3 - a2**3 + a3**3 + a4**3) f(28) = r0**4*(a1 + a2 - a3 - a4) f(29) = r0**4*(a1**2 + a2**2 - a3**2 - a4**2) f(30) = r0**5*(a1 + a2 - a3 - a4) f(31) = r0*(b1**2 - b2**2) f(32) = r0*(b1**4 - b2**4) f(33) = r0**2*(-b1**2 + b2**2) f(34) = r0**2*(b1**4 - b2**4) f(35) = r0**3*(-b1**2 + b2**2) f(36) = r0**4*(-b1**2 + b2**2) f(37) = -r1*r2 + r3*r4 f(38) = -r1**2*r2 - r1*r2**2 + r3**2*r4 + r3*r4**2 f(39) = -r1**3*r2 - r1*r2**3 + r3**3*r4 + r3*r4**3 f(40) = -r1**4*r2 - r1*r2**4 + r3**4*r4 + r3*r4**4 f(41) = -r1**5*r2 - r1*r2**5 + r3**5*r4 + r3*r4**5 f(42) = r1**2*r2**2 - r3**2*r4**2 f(43) = r1**3*r2**2 + r1**2*r2**3 - r3**3*r4**2 - r3**2*r4**3 f(44) = r1**4*r2**2 + r1**2*r2**4 - r3**4*r4**2 - r3**2*r4**4 f(45) = -r1**3*r2**2 - r1**2*r2**3 + r3**3*r4**2 + r3**2*r4**3 f(46) = r1**3*r2**3 - r3**3*r4**3 f(47) = -r1**4*r2**2 - r1**2*r2**4 + r3**4*r4**2 + r3**2*r4**4 f(48) = -r1**2*r3 + r1*r3**2 - r2**2*r4 + r2*r4**2 f(49) = r1**3*r3 - r1*r3**3 + r2**3*r4 - r2*r4**3 f(50) = r1**4*r3 - r1*r3**4 + r2**4*r4 - r2*r4**4 f(51) = r1**5*r3 - r1*r3**5 + r2**5*r4 - r2*r4**5 f(52) = r1**3*r3**2 - r1**2*r3**3 + r2**3*r4**2 - r2**2*r4**3 f(53) = -r1**4*r3**2 + r1**2*r3**4 - r2**4*r4**2 + r2**2*r4**4 f(54) = -r1**3*r3**2 + r1**2*r3**3 - r2**3*r4**2 + r2**2*r4**3 f(55) = r1**4*r3**2 - r1**2*r3**4 + r2**4*r4**2 - r2**2*r4**4 f(56) = r1**2*r4 - r1*r4**2 + r2**2*r3 - r2*r3**2 f(57) = -r1**3*r4 + r1*r4**3 - r2**3*r3 + r2*r3**3 f(58) = -r1**4*r4 + r1*r4**4 - r2**4*r3 + r2*r3**4 f(59) = r1**5*r4 - r1*r4**5 + r2**5*r3 - r2*r3**5 f(60) = -r1**3*r4**2 + r1**2*r4**3 - r2**3*r3**2 + r2**2*r3**3 f(61) = -r1**4*r4**2 + r1**2*r4**4 - r2**4*r3**2 + r2**2*r3**4 f(62) = r1**4*r4 - r1*r4**4 + r2**4*r3 - r2*r3**4 f(63) = a1*r1 + a2*r2 - a3*r3 - a4*r4 f(64) = -a1**2*r1 - a2**2*r2 + a3**2*r3 + a4**2*r4 f(65) = a1**3*r1 + a2**3*r2 - a3**3*r3 - a4**3*r4 f(66) = a1**4*r1 + a2**4*r2 - a3**4*r3 - a4**4*r4 f(67) = a1**5*r1 + a2**5*r2 - a3**5*r3 - a4**5*r4 f(68) = -a1*r1**2 - a2*r2**2 + a3*r3**2 + a4*r4**2 f(69) = -a1**2*r1**2 - a2**2*r2**2 + a3**2*r3**2 + a4**2*r4**2 f(70) = -a1**3*r1**2 - a2**3*r2**2 + a3**3*r3**2 + a4**3*r4**2 f(71) = -a1**4*r1**2 - a2**4*r2**2 + a3**4*r3**2 + a4**4*r4**2 f(72) = -a1*r1**3 - a2*r2**3 + a3*r3**3 + a4*r4**3 f(73) = a1**2*r1**3 + a2**2*r2**3 - a3**2*r3**3 - a4**2*r4**3 f(74) = a1**3*r1**3 + a2**3*r2**3 - a3**3*r3**3 - a4**3*r4**3 f(75) = -a1*r1**4 - a2*r2**4 + a3*r3**4 + a4*r4**4 f(76) = -a1**2*r1**4 - a2**2*r2**4 + a3**2*r3**4 + a4**2*r4**4 f(77) = -a1*r1**5 - a2*r2**5 + a3*r3**5 + a4*r4**5 f(78) = a1*r2 + a2*r1 - a3*r4 - a4*r3 f(79) = -a1**2*r2 - a2**2*r1 + a3**2*r4 + a4**2*r3 f(80) = a1**3*r2 + a2**3*r1 - a3**3*r4 - a4**3*r3 f(81) = -a1**4*r2 - a2**4*r1 + a3**4*r4 + a4**4*r3 f(82) = -a1**5*r2 - a2**5*r1 + a3**5*r4 + a4**5*r3 f(83) = -a1*r2**2 - a2*r1**2 + a3*r4**2 + a4*r3**2 f(84) = -a1**2*r2**2 - a2**2*r1**2 + a3**2*r4**2 + a4**2*r3**2 f(85) = a1**3*r2**2 + a2**3*r1**2 - a3**3*r4**2 - a4**3*r3**2 f(86) = -a1**4*r2**2 - a2**4*r1**2 + a3**4*r4**2 + a4**4*r3**2 f(87) = a1*r2**3 + a2*r1**3 - a3*r4**3 - a4*r3**3 f(88) = -a1**2*r2**3 - a2**2*r1**3 + a3**2*r4**3 + a4**2*r3**3 f(89) = a1**3*r2**3 + a2**3*r1**3 - a3**3*r4**3 - a4**3*r3**3 f(90) = a1*r2**4 + a2*r1**4 - a3*r4**4 - a4*r3**4 f(91) = -a1**2*r2**4 - a2**2*r1**4 + a3**2*r4**4 + a4**2*r3**4 f(92) = -a1*r2**5 - a2*r1**5 + a3*r4**5 + a4*r3**5 f(93) = -a1*r3 - a2*r4 + a3*r1 + a4*r2 f(94) = a1**2*r3 + a2**2*r4 - a3**2*r1 - a4**2*r2 f(95) = -a1**3*r3 - a2**3*r4 + a3**3*r1 + a4**3*r2 f(96) = a1**4*r3 + a2**4*r4 - a3**4*r1 - a4**4*r2 f(97) = a1**5*r3 + a2**5*r4 - a3**5*r1 - a4**5*r2 f(98) = -a1*r3**2 - a2*r4**2 + a3*r1**2 + a4*r2**2 f(99) = a1**2*r3**2 + a2**2*r4**2 - a3**2*r1**2 - a4**2*r2**2 f(100) = a1**3*r3**2 + a2**3*r4**2 - a3**3*r1**2 - a4**3*r2**2 f(101) = -a1**4*r3**2 - a2**4*r4**2 + a3**4*r1**2 + a4**4*r2**2 f(102) = a1*r3**3 + a2*r4**3 - a3*r1**3 - a4*r2**3 f(103) = -a1**2*r3**3 - a2**2*r4**3 + a3**2*r1**3 + a4**2*r2**3 f(104) = -a1**3*r3**3 - a2**3*r4**3 + a3**3*r1**3 + a4**3*r2**3 f(105) = a1*r3**4 + a2*r4**4 - 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