computational_chemistry-1(精品)

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,计算化学理论和应用 ,第一讲,2005.3.4,Computational Chemistry laboratory,Beijing Normal university,Gaussian,Overlay1,Overlay9,10,11,99,L101,L102,L122,Overlay0,L0,L001,Gaussian,程序的结构,link0:,初始化程序，控制,overlay,link1:,读入并处理,Route Section,，,建立要执行的,link,列表,link9999:,终止计算,Overlay99,L9999,定制,内存和硬盘,-M-2MW,-#-,MaxDisk,=400MB,Gaussian,程序使用的内存单位,W,是双精度字，相当于,8,字节,2MW=16MB,设置方法：,将,Default.r1,文件改成,default.rou,Gaussian03,程序界面,Preferences:,对,Gaussian,程序进行初始化设置,自定义外部文字编辑器，用来打开,.out,文件,link.exe,所在的文件夹,临时文件存放文件夹,Gaussian,程序界面和输入文件的构造,Gaussian03,图形工具栏,开始作业,暂停当前作业,当前,link,后暂停 终止当前作业和批处理,恢复当前作业 在当前作业完成后终止批处理,终止当前作业 编辑或建立批处理,批处理专用,打开外部编辑器,编辑输出文件,将,.,chk,文件转换为,.,fch,文件，这种,文件可以使用图形软件打开,将,.,fch,文件还原为,.,chk,文件,从指定,.,chk,文件中显示作业的,route section,和,title,将,.,chk,文件转换成文本格式,将以前版本的,Gaussian,产生的,.,chk,文件转换为,G03,的,.,chk,文件,Gaussian03,程序工具,编辑批处理作业文件,转换不同格式的分子结构文件,读取,.,fch,文件中的数据并生成,三维空间网格图,利用,.,chk,文件中的分子轨道，,生成电子密度和静电势的空间,分布网格图,从,.,chk,文件中打印出频率,和热化学数据,NewZmat,工具界面,H,2,O,分子单点计算后的,.,chk,文件,转换成,.,fch,文件后，在,Chem3D,中所作分子轨道,(HOMO),，,电荷,密度和静电势空间分布图,Gaussian,程序的输入文件,%Section,设定作业运行的环境变量,Route Section,设定作业的控制项,Title,作业题目,电荷与自旋多重度,Molecule Specification,分子说明,%,chk,=,water.chk,%Section,：,行首以,%,开始，段,后无空行,%,rwf,=,water.rwf,#p hf/6-31g,scfcyc,=250,scfcon,=8 Route Section,：,行首以,#,开始，段后加空行,Water title,：,作业的简要描述，段后加空行,0 1 Molecular Specification,：,O,分子说明部分，段后通常加空行,H 1 R1,H 1 R1 2 a1,R1=1.04,a1=104.0,Gaussian,作业的格式,%,Section(link,0),定义计算过程中的临时文件,%,chk,=,name.chk,.,chk,文件在计算中记录分子几何构型，分子轨道，力常数矩阵等信息,%,rwf,=,name.rwf,.,rwf,文件主要在作业重起时使用，当计算量比较大时，,.,rwf,文件通常会非常大，此时需要将,之分割保存,%,int,=,name.int,%d2e=name.d2e,.,int,文件在计算过程中存储双电子积分,.d2e,文件在计算过程中存储双电子积分的二阶导数,内存使用控制,%,mem,=n,控制运行过程中使用内存的大小,可以以,W,或者,MB,，,GB,为单位,default,：,6000000W,48MB,综合考虑到计算的需要和硬件水平，内存并非给得越多越好，最有效率的方法是,根据作业类型估算所需要内存的大小,不同作业使用内存的估算方法,M+2N,B,2,M,：,不同类型作业需要的最小内存,，,N,B,：,计算所使用基函数的数目,作业类型,f g,h,i,j,SCF,能量,4 MW 4 MW 9 MW 23 MW 60 MW,SCF,梯度,4 MW 5 MW 16 MW 38 MW,SCF,振动分析,4 MW 9 MW,27 MW,MP2,能量,4 MW 5 MW 10 MW 28 MW 70 MW,MP2,梯度,4 MW 6 MW 16 MW 38 MW,MP2,振动分析,6 MW 10 MW 28 MW,Route Section,Route Section,以,#,开始，,#,控制作业的输出,#N,正常输出；默认,(,没有计算时间的信息,),#P,输出更多信息。包括每一执行模块在开始和结束时与计算机系统有关的各种,信息,(,包括执行时间数据，以及,SCF,计算的收敛信息,),#T,精简输出：只打印重要的信息和结果。,Route Section,主要由方法，基组，任务类型三部分组成,方法与基组后续课程专门介绍,Gaussian,程序能完成的任务类型：,Sp,单点能量计算（默认任务类型）,ADMP&BOMP,动力学计算,Opt,分子几何结构优化,Force,计算核的受力,Freq,振动分析,Stable,波函数稳定性测试,Irc,反应途径计算,Volume,计算分子体积,IrcMax,在指定反应途径上找能量最大值,Density=,CheckPoint,仅计算布居分析,Scan,势能面扫描,Guess=Only,仅作分子轨道初猜,Polar,极化率和超极化率计算,ReArchive,从,.,chk,文件中提取存档,Gaussian,程序中的部分关键词,Guess,Guess,Guess=read,Guess=mix,Guess=alter,SCF,SCFCYC=n default=64,SCFCON=n,SCFDM SCF=DM,SCFQC SCF=QC,direct (default),opt,优化平衡态,opt=z-matrix,优化过渡态,opt=(,ts,z-matrix,noeigentest,),optcyc,=n,Iop(1/8=6),freq,Freq=,noraman,Freq=,ReadIsotopes,Route Section,采用自由格式，大小写不敏感,同一行不同项之间可以使用空格，逗号和“,/”,连接；,例：,#p hf/6-31g,scfcyc,=230,scfcon,=8#p,hf/6-31g,scfcyc=230,scfcon=8,关键词可以通过,keyword=,option,keyword(option,),keyword=(option1,option2,.),，,keyword(option1,option2,.),指定,例：,#p HF/STO-3G opt,#p HF/STO-3G opt=(,TS,readfc,),Title,部分必须输入，但是程序并不执行，起标识和说明作用,Title Section,Charge&,Multipl,.,输入分子的电荷和自旋多重度,例：,电荷 多重度,2s+1,H,2,O 0 1,H,3,O,+,1 1,NO,0,2,O,2,0 2,电荷多重度部分通常也算作分子说明,Molecular Specification,分子说明部分主要用来定义分子核相对位置,分子核相对位置可以用笛卡尔坐标，内坐标,(Z-matrix),，或者是二者混合,表示,笛卡尔坐标是内坐标的一种特殊形式,分子坐标的格式为,:,元素符号,x,y,z,元素符号,(n),原子,1,键长 原子,2,键角 原子,3,二面角,格式代码,(0,180),以原子在分子中的序数表示 通过右手规则确定,例,1,：,使用,HF,方法，优化,H,2,O,2,分子,%,chk,=h2o2.chk,%,rwf,=h2o2.rwf,#p hf/6-31g opt,H2O2 energy calculation,0 1,H,O 1 0.9,O 2 1.4 1 105.0,H 3 0.9 2 105.0 1 120.0,%,chk,=h2o2.chk,%,rwf,=h2o2.rwf,#p hf/6-31g opt,H2O2 energy calculation,0 1,H 0.000 0.0000.000,O 0.000 0.9000.000,O 1.350 1.2620.000,H 1.464 1.742-0.752,内坐标表示 笛卡尔直角坐标表示,上述两个作业将对,H,2,O,2,分子的结构进行完全优化，包括所有的键长键角和二面角。,通过将内坐标定义成变量，可以对分子结构进行部分优化,%,chk,=h2o2.chk,%,rwf,=h2o2.rwf,#p hf/6-31g opt,H2O2 energy calculation,0 1,H,O 1 r1,O 2 r2 1 a1,H 3 r1 2 a1 1 d1,r1=0.9,r2=1.4,a1=105.0,d1=120.0,通过对两个键长和键角使用同一变量定义可以控制分子的对称性,%,chk,=h2o2.chk,%,rwf,=h2o2.rwf,#p hf/6-31g opt,H2O2 energy calculation,0 1,H,O 1 r1,O 2 r2 1 a1,H 3 r1 2 a1 1 d1,r1=0.9,a1=105.0,变量部分,d1=120.0,r2=1.4,常量部分,通过设定常量，可以使程序,只对分子结构进行,部分,优化,例,2,：,C,2,H,4,分子 平面形分子,#HF/STO-3G OPT,C2H4 opt,0 1,C,C 1 r1,H 1 r2 2 a1,H 1 r2 2 a1 3 180.0,H 2 r2 1 a1 3 0.0,H 2 r2 1 a1 4 0.0,r1=1.32,r2=1.09,a1=120.0,通过,同一个变量,控制,C-H,键长,把二面角定义为,180,和,0,的,常量,来控制分子的平面构型,例,3,：,CH,3,F,分子,分子点群,C,3V,#HF/STO-3G OPT,CH3F C3v opt,0 1,C,F 1 r1,H 1 r2 2 a1,H 1 r2 2 a1 3 b,H 1 r2 2 a1 3-b,r1=1.38,r2=1.09,a1=110.6,b=120.0,通过常量,b,来控制,C,3V,对称性,例,4,：,NH,3,分子,分子点群,C,3V,#HF/STO-3G OPT,CH3F C3v opt,0 1,C,F 1 r1,H 1 r2 2 a1,H 1 r2 2 a1 3 b,H 1 r2 2 a1 3-b,r1=1.38,r2=1.09,a1=110.6,b=120.0,例,5,：,呋喃,分子,分子点群,C,2v,例,6,：,乙炔,分子 直线形,分子,作业,写出分子,H,2,C=C=O,分子输入坐标,其中,C=C:1.35 C=O:1.20 C-H:1.09,写出苯分子内坐标,C=C:1.30 C-H:1.09,