3.2.1.3 Consistent Force Field 91 (CFF91)
Das CFF91 [38] ist ein klassisches Valenzkraftfeld der zweiten Generation. Es besitzt explizite Parameter für alle bindenden und nichtbindenden Wechsel-wirkungen zwischen den definierten Atomtypen. Die Atomtypzuordnung erfolgt über die Konnektivität und die Hybridisierung des jeweiligen Atoms. Es ist für organische Verbindungen parametrisiert. Dieses Kraftfeld besitzt keine Parameter zur Berechnung von Metallkomplexen. Die Einbeziehung von Kreuztermen in der Gleichung der potentiellen Gesamtenergie ermöglicht jedoch eine sehr hohe Genauigkeit bei der Berechnung organischer Moleküle. Die Definition von zusätzlichen Parametern und Atomtypen, die bisher nicht implementiert sind, ist leicht durchzuführen. Dabei ist zu beachten, daß Kraftfeldparameter das Resultat eines vielschichtigen Anpassungs- und Abstimmungsprozesses sind und selten direkt einzelnen experimentellen Daten entsprechen - auch wenn sie von solchen abgeleitet werden. Die einzelnen Terme für die bindenden und nichtbindenden Wechselwirkungen haben folgende Bedeutung (Gl. 5):
* ein Polynom 4. Ordnung für Bindungslängen (Term 1)
* ein Polynom 4. Ordnung für Bindungswinkel (Term 2)
* ein Drei-Term-Torsionspotential (Term 3)
* ein quadratisches Out-of-plane-Potential (Term 4)
* einen Coulomb-Term für die Elektrostatischen Interaktionen (Term 12)
* ein 9-6-Lennard-Jones-Potential für van-der-Waals-Wechselwirkungen (Term 13).
Weiterhin können Kreuzterme für die Kopplung von verschiedenen internen Koordinaten in die Berechnung einbezogen werden. Es ist möglich, folgende Kopplungen interner Koordinaten zu berücksichtigen (Gl. 5):
* Bindung - Bindung (Term 5)
* Bindungswinkel - Bindungswinkel (Term 6)
* Bindung - Bindungswinkel (Term 7)
* Bindung - Torsion (periphere Bindung: Term 8)Bindung - Torsion (zentrale Bindung: Term 9)
* Bindungswinkel - Torsion (Term 10)
* Torsion - angrenzende Bindungswinkel (Term 10).
Die Beiträge dieser Terme zur Gesamtenergie sind relativ gering. Sie dienen vor allem der Feinabstimmung bei der Ermittlung spektroskopischer Daten aus Kraftfeldrechnungen. Durch die sorgfältige Parametrisierung ist eine qualitative Übereinstimmung der berechneten Spektren mit experimentellen Daten für kleine und mittlere organische Moleküle im CFF91 zu erreichen.