Gaussian入门

Gaussian程序入门Guassian程序功能模型化学模型化学的构成闭壳层和开壳层闭壳层和开壳层闭壳层和开壳层闭壳层和开壳层基组（BasisSet）基组（BasisSetBS）基组类型基组类型最小基组（MinimalBasisSet）分裂价基组（SplitValenceBasisSet）弥散函数（DiffuseFunction）高角动量基组（HighAnglarMomentureBS）有效核势基组（EffectiveCorePotentialBS）基组半经验方法半经验方法的局限性Hartree-Fock理论的局限性电子相关和后SCF方法电子相关和后SCF方法密度泛函理论（DFT）方法不同理论方法的资源消耗GaussianOverlay1Overlay9,10,11,99L101L102L122Overlay0L0L001Gaussian程序的结构link0:初始化程序，控制overlaylink1:读入并处理RouteSection，建立要执行的link列表link9999:终止计算Overlay99L9999定制内存和硬盘-M-2MW-#-MaxDisk=400MBGaussian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.rouGaussian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routesection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Gaussian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Gaussian程序工具NewZmat工具界面Gaussian程序工具%Section设定作业运行的环境变量RouteSection设定作业的控制项Title作业题目电荷与自旋多重度MoleculeSpecification分子说明Gaussian程序的输入文件%chk=water.chk%Section：行首以%开始，段后无空行%rwf=water.rwf#phf/6-31gscfcyc=250scfcon=8RouteSection：行首以#开始，段后加空行Watertitle：作业的简要描述，段后加空行01MolecularSpecification：O分子说明部分，段后通常加空行H1R1H1R12a1R1=1.04a1=104.0Gaussian作业的格式%Section(link0)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RouteSectionRouteSection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。RouteSection主要由方法，基组，任务类型三部分组成方法与基组Gaussian程序能完成的任务类型：从.chk文件中提取存档ReArchive极化率和超极化率计算Polar仅作分子轨道初猜Guess=Only势能面扫描Scan仅计算布居分析Density=CheckPoint在指定反应途径上找能量最大值IrcMax计算分子体积Volume反应途径计算Irc波函数稳定性测试Stable振动分析Freq计算核的受力Force分子几何结构优化Opt动力学计算ADMP&BOMP单点能量计算（默认任务类型）SpRouteSection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：#phf/6-31gscfcyc=230scfcon=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：#pHF/STO-3Gopt#pHF/STO-3Gopt=(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TitleSectionCharge&Multipl.输入分子的电荷和自旋多重度例：电荷多重度2s+1H2O01H3O+11·NO02O202电荷多重度部分通常也算作分子说明MolecularSpecification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H2O2分子%chk=h2o2.chk%rwf=h2o2.rwf#phf/6-31goptH2O2energycalculation01HO10.9O21.41105.0H30.92105.01120.0%chk=h2o2.chk%rwf=h2o2.rwf#phf/6-31goptH2O2energycalculation01H0.0000.0000.000O0.0000.9000.000O1.3501.2620.000H1.4641.742-0.752内坐标表示笛卡尔直角坐标表示上述两个作业将对H2O2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#phf/6-31goptH2O2energycalculation01HO1r1O2r21a1H3r12a11d1r1=0.9r2=1.4a1=105.0d1=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#phf/6-31goptH2O2energycalculation01HO1r1O2r21a1H3r12a11d1r1=0.9a1=105.0变量部分d1=120.0r2=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：C2H4分子平面形分子#HF/STO-3GOPTC2H4opt01CC1r1H1r22a1H1r22a13180.0H2r21a130.0H2r21a140.0r1=1.32r2=1.09a1=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单点能计算（SP）单点能计算关键词设置输入文件格式输出文件的信息输出文件的信息分子轨道和轨道能级分子轨道和电荷分布HOMO和LUMO轨道电荷分布输出文件的信息核磁计算甲烷的NMR化学位移：195.1196-199.0522＝-3.9ppm上机练习几何构型优化（OPT）势能面（PES）势能面（PES）将总能按泰勒级数展开势能面（PES）将总能按泰勒级数展开势能面（PES）对于多原子分子体系，其能量对位置的二阶偏导数矩阵可以表示为：势能面（PES）通过正则变换,可以找到一组坐标ξi(i=1,2,…,3N-6)使上述HessianMatrix对角化：寻找极小点几何优化默认的收敛标准：OPT输出文件OPT输入文件格式寻找过渡态复杂体系的优化上机练习频率分析频率分析输入文件频率分析输出信息频率分析输出信息预测红外和拉曼光谱频率分析输出信息频率和零点能校正因子频率分析输出信息热化学频率分析输出信息零点能和热能频率分析输出信息极化率和超极化率频率分析输出信息表征驻点的性质频率分析输出信息表征驻点的性质上机练习反应途径反应途径精确的方法：IRC反应途径用IRC方法研究反应途径的步骤:反应途径与甲醛有关反应的途径:反应途径第一个反应：甲醛的解离反应途径计算过渡态能量的方法反应途径IRC计算输出：IRC计算完成后,列出能量和优化的变量的值。第一个值和最后一个值是整条路径的起点和终点。反应途径IRC计算反应途径反应途径第二个反应：氢迁移反应反应途径反应途径计算反应的焓变计算反应的焓变具体计算方法：计算反应的焓变