Gaussian软件的使

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,*,Gaussian软件的使用,华南农业大学理学院,王炳锋,Gaussian98/03的功能,分子的能量和结构,过渡态的能量和结构,振动频率,红外和拉曼光谱（包括预共振拉曼）,热化学性质,成键和化学反应能量,化学反应路径,分子轨道,原子电荷,电多极矩,NMR 屏蔽和磁化系数,自旋-自旋耦合常数,振动圆二色性强度,电子圆二色性强度,g 张量和超精细光谱的其它张量,旋光性,振动-转动耦合,非谐性的振动分析和振动-转动耦合,电子亲和能和电离势,极化和超极化率（静态的和含频的）,各向异性超精细耦合常数,静电势和电子密度,Gaussian的文件,Gjf 计算任务文件,Chk 临时文件,Rwf 读写文件,Int 双电子积分,D2e 双电子积分导数文件,PDB，ENT,MOL，HIN,CDX，C3D,运行界面,准备知识,Schrodinger方程,Born-Oppenheimer近似,Hellmann-Feyman定理,维里定理,基组的影响,基组是体系内轨道的数学描述。大的基组由于对电子在空间上有小的限制而具有更大的精确性。,用于电子结构计算的标准的基组使用线性的高斯函数来模拟轨道。,最小基组,最小基组包含了描述轨道的最少的函数数量。,H,：,1s,C,：,1s,，,2s,，,2px,，,2py,，,2pz,STO-3G,是最小基组,分裂基组,增大基组的第一个方法就是增加每个原子基函数的数量。分裂基组，比如,3-21G,和,6-31G,，对于价键轨道都用两个函数来进行描述，比如,H,：,1s,，,1s,C,：,1s,，,2s,，,2s,，,2px,，,2py,，,2pz,，,2px,，,2py,，,2pz,双,zeta,基组，如,Dunning-Huzinaga,基组,(D95),，采用每个原子的两种不同大小的函数的线性组合来描述分子轨道。同样的，三重分裂基组，如,6-311G,，采用三个不同大小的收缩函数来描述轨道。,极化基组,分裂基组允许轨道改变其大小，但不能改变形状。极化基组则取消了这样的限制，增加了角动量。,比如在碳原子上增加,d,轨道的成分，在过渡金属上增加,f,轨道成分。有些在氢原子上增加,p,轨道成分,6-31G(d)、6-31G(d，p),弥散函数,(Diffuse Functions),弥散函数是,s,和,p,轨道函数的大号的版本。他们允许轨道占据更大的空间。对于电子相对离原子核比较远的体系，如含有孤对电子的体系，负离子，以及其他带有明显负电荷的体系，激发态的体系，含有低的离子化能的体系，以及纯酸的体系等，弥散函数都有重要的应用。,6-31+G(d),基组表示的是,6-31G(d),基组在重原子上加上弥散基组，,6-31G+(d),基组表示对于氢原子也加上弥散函数。,高角动量基组,6-31G(2d),就是在,6-31G,基础上增加两个,d,轨道的函数，而,6-311+G(3df,，,3pd),则增加了更多的极化函数，包括三个分裂的价键基组，在重原子和氢原子上加的弥散函数，在重原子上加的三个,d,函数和一个,f,函数，在氢原子上加的三个,p,函数和一个,d,函数。这样的基组在电子相关方法对于描述电子之间的作用有很重要意义。,第4周期以后的原子的基组,第4周期以上的原子的基组很难处理。由于存在非常大的核，原子核附近的电子通过有效核电势方法,(ECP),进行了近似，这一处理同时也包含了,相对论效应,。这其中，,LANL2DZ,是最有名的基组。,基组的选择,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,Charge&Multipl,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 ennergy 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：6000000W48MB,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,2,s+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