Gaussian計(jì)算軟件的使用

1、Gaussian計(jì)算軟件的使用計(jì)算軟件的使用Gaussian功能介紹功能介紹Gaussian是一個(gè)功能強(qiáng)大的量子化學(xué)綜合軟件包。是一個(gè)功能強(qiáng)大的量子化學(xué)綜合軟件包。其可執(zhí)行程序可在不其可執(zhí)行程序可在不同型號(hào)的大型計(jì)算機(jī)，超級(jí)計(jì)算機(jī)，工作站和個(gè)人計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，并相同型號(hào)的大型計(jì)算機(jī)，超級(jí)計(jì)算機(jī)，工作站和個(gè)人計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，并相應(yīng)有不同的版本。應(yīng)有不同的版本。高斯功能：高斯功能：分子能量和結(jié)構(gòu)分子能量和結(jié)構(gòu) 過渡態(tài)能量和結(jié)構(gòu)過渡態(tài)能量和結(jié)構(gòu)鍵和反應(yīng)能量鍵和反應(yīng)能量 分子軌道分子軌道多重矩多重矩 原子電荷和電勢(shì)原子電荷和電勢(shì)振動(dòng)頻率振動(dòng)頻率 紅外和拉曼光譜紅外和拉曼光譜核磁性質(zhì)核磁性質(zhì) 極化率和超極化

2、率極化率和超極化率熱力學(xué)性質(zhì)熱力學(xué)性質(zhì) 反應(yīng)路徑反應(yīng)路徑可執(zhí)行各類不同精度和理論檔次的可執(zhí)行各類不同精度和理論檔次的MO 計(jì)算，包括計(jì)算，包括Hartree-Fock 水平從水平從頭算（頭算（HF）、）、Post-HF 從頭算（各級(jí)從頭算（各級(jí)CI 和和MP）、）、MC-SCF法、密度泛法、密度泛函理論（函理論（DFT），以及多種半經(jīng)驗(yàn)量子化學(xué)方法，進(jìn)行分子和化學(xué)反應(yīng)），以及多種半經(jīng)驗(yàn)量子化學(xué)方法，進(jìn)行分子和化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)的理論預(yù)測(cè)。性質(zhì)的理論預(yù)測(cè)。Gaussian 的啟動(dòng)的啟動(dòng)工作環(huán)境初始化設(shè)置工作環(huán)境初始化設(shè)置G98W 安裝后的首次啟動(dòng)時(shí)需進(jìn)行工作環(huán)境初始化設(shè)置，規(guī)定主程序、檢安裝后的首次啟

3、動(dòng)時(shí)需進(jìn)行工作環(huán)境初始化設(shè)置，規(guī)定主程序、檢查點(diǎn)文件、輸入輸出文件等默認(rèn)子目錄和路徑。其內(nèi)容記錄在查點(diǎn)文件、輸入輸出文件等默認(rèn)子目錄和路徑。其內(nèi)容記錄在G98W 根目根目錄下的初始化文件錄下的初始化文件g98w.ini 上。用戶可以在啟動(dòng)上。用戶可以在啟動(dòng)G98W 前用前用Notepad 對(duì)對(duì)該文件直接編輯修改，也可點(diǎn)擊該文件直接編輯修改，也可點(diǎn)擊“File”下拉菜單中的下拉菜單中的“Preference”選項(xiàng)選項(xiàng)在程序界面上進(jìn)行設(shè)定。下面介紹后一種初始化方式。在主窗口上打開下在程序界面上進(jìn)行設(shè)定。下面介紹后一種初始化方式。在主窗口上打開下拉菜單拉菜單File點(diǎn)擊點(diǎn)擊“Preference”選

4、項(xiàng)后將跳出如圖所示的選項(xiàng)后將跳出如圖所示的“Gaussian Preference”對(duì)話框，圖中給出了填寫的實(shí)例。對(duì)話框，圖中給出了填寫的實(shí)例。輸入文件輸入文件 Link 0 CommandsRoute SectionBlank lineTitle SectionBlank lineMolecule SpecificationBlank line Variables Section Blank line Additional Sections 命令行：定義中間文件名和資源限制命令行：定義中間文件名和資源限制 關(guān)鍵詞行：指定工作類型、模型化學(xué)和選項(xiàng)關(guān)鍵詞行：指定工作類型、模型化學(xué)和選項(xiàng)空行空行說

5、明行：計(jì)算的簡(jiǎn)要描述說明行：計(jì)算的簡(jiǎn)要描述空行空行給出計(jì)算體系的幾何結(jié)構(gòu)給出計(jì)算體系的幾何結(jié)構(gòu)(包括電荷包括電荷,多重度多重度)空行空行 指定分子幾何機(jī)構(gòu)中的變量值指定分子幾何機(jī)構(gòu)中的變量值 空行空行 進(jìn)行其他計(jì)算進(jìn)行其他計(jì)算在在G98W 下拉菜單中點(diǎn)擊下拉菜單中點(diǎn)擊“File-New”，屏幕上跳出如下圖所示的輸入文件編輯，屏幕上跳出如下圖所示的輸入文件編輯對(duì)話框?？騼?nèi)工具條上各按鈕的功能為對(duì)話框。框內(nèi)工具條上各按鈕的功能為運(yùn)行作業(yè)運(yùn)行作業(yè)將所有鍵入內(nèi)容核對(duì)無誤后點(diǎn)擊鈕，屏幕上跳出如圖所示的將所有鍵入內(nèi)容核對(duì)無誤后點(diǎn)擊鈕，屏幕上跳出如圖所示的“Enter output filename”窗口，

6、要求用戶確認(rèn)或更改輸出文件名：窗口，要求用戶確認(rèn)或更改輸出文件名：程序默認(rèn)的輸出文件與輸入文件同名（后綴改為程序默認(rèn)的輸出文件與輸入文件同名（后綴改為out）。為便于查閱對(duì)照，一般）。為便于查閱對(duì)照，一般不應(yīng)將其更改而直接點(diǎn)擊不應(yīng)將其更改而直接點(diǎn)擊“保存保存”鈕。此時(shí)，鈕。此時(shí)，對(duì)話框消隱，作業(yè)立即啟動(dòng)對(duì)話框消隱，作業(yè)立即啟動(dòng)。主窗。主窗口顯示如圖所示：口顯示如圖所示：作業(yè)正常結(jié)束后作業(yè)正常結(jié)束后G98W 主窗口的形貌如圖所示：主窗口的形貌如圖所示：用外部文本編輯器打開輸出文件，閱讀、分析和編輯計(jì)算結(jié)果用外部文本編輯器打開輸出文件，閱讀、分析和編輯計(jì)算結(jié)果性質(zhì)計(jì)算性質(zhì)計(jì)算-單點(diǎn)能單點(diǎn)能性質(zhì)計(jì)算

7、性質(zhì)計(jì)算-幾何優(yōu)化幾何優(yōu)化勢(shì)能面勢(shì)能面尋找極小值尋找極小值尋找過渡態(tài)尋找過渡態(tài)難處理的優(yōu)化難處理的優(yōu)化練習(xí)練習(xí)優(yōu)化時(shí)常用的關(guān)鍵詞 %chk=td-fang-2-2 #P B3LYP/6-31G* POPT(tight, maxcycle=200,restart) SCF(direct,maxcycle=200) GFINPUT IOP(6/7=3) TEST td at 12.26 0 1 .頻率或者NMR計(jì)算 #P B3LYP/6-31G* FREQ GFINPUT IOP(6/7=3) TEST #P B3LYP/6-31G* NMR GFINPUT IOP(6/7=3) TESTGEN基

8、組和PSEUDO#p B3LYP/GEN PSEUDO=READ GFinput POPT TEST au-au(PMe3)2 05-06-2003 0 1au 0.0 0.0 0.0 p 0.0 0.0 1.9 auxx3 1.380000pxx4 2.440000cp5 1.950000P 0 6-31+g(d) * Au 0 CEP-121G * Au 0 CEP-121G CIS光譜計(jì)算 CIS 單點(diǎn) #P CIS(singlets,Nstates=30, root=1)/6-31G* TEST 或者 #P HF/6-31G* CIS(singlets,Nstates=30, root

9、=1) TEST CIS 優(yōu)化 #P CIS(singlets,Nstates=30, root=1)/6-31G* POPT FREQ TESTCIS相關(guān)關(guān)鍵詞 Singlets 只算單重態(tài) Triplets只算三重態(tài) 50-50單重和三重態(tài)各占一半 Root=N 研究CIS計(jì)算的第幾個(gè)激發(fā)態(tài)Direct 加快計(jì)算速度，減小硬盤使用空間 Restart從Chk文件中重新開始 CIS 計(jì)算 Read從Chk文件中讀 CIS 分析激發(fā)態(tài)電荷情況 用 Density=current 或者Density=CIS 接CIS優(yōu)化 # CIS(restart)/3-21g* guess=read geom

10、=check POPT TEST 或者 # CIS/3-21g* POPT=restart TESTTD光譜計(jì)算 #P B3LYP/6-31G* TD(singlets,Nstates=30, root=1) TEST 如果中間斷電可以用下面來接， #P B3lyp/3-21g* TD=restart guess=read geom=check TESTTD相關(guān)關(guān)鍵詞 Singlets 只算單重態(tài) Triplets 只算三重態(tài) 50-50單重和三重態(tài)各占一半 Root=N 研究TD計(jì)算的第幾個(gè)激發(fā)態(tài)Direct 加快計(jì)算速度，減小硬盤使用空間 Read從Chk文件中讀 TD （G03有，好像G

11、98 A11.2也有） SOS Do sum-over states polarizabilities, etc. Gaussian中NBO計(jì)算# B3LYP/6-31G(d,p) Pop=(NBO, NPA, NBORead) Example of NBO bond orders 0 1C 0.000000 0.665676 0.000000H 0.919278 1.237739 0.000000H -0.919239 1.237787 0.000000C 0.000000 -0.665676 0.000000H -0.919278 -1.237739 0.000000H 0.919239

12、-1.237787 0.000000$nbo bndidx file $end消除自旋污染 SCF Done: E(UHF) = -111.945340085 A.U. after 19 cycles Convg = 0.3946D-08 -V/T = 2.0071 S*2 = 2.0318 S*2=如果沒有自旋污染，它會(huì)等于s(s+1)，這里s等于1/2的未成對(duì)電子數(shù)倍 在Gaussian中，選項(xiàng)“iop(5/14=2)” 告訴程序用湮滅后的波函數(shù)產(chǎn)生布局?jǐn)?shù)分析,來降低自旋污染。 Gaussian中的不收斂問題的解決 1)由于體系有很多能量相近的能級(jí)，導(dǎo)致計(jì)算不收斂。由于體系有很多能量相近的

13、能級(jí)，導(dǎo)致計(jì)算不收斂。 如果計(jì)算中采用的是如果計(jì)算中采用的是Hartree-Fock方法或者其他的混合形式方法或者其他的混合形式的交換相關(guān)勢(shì)（如的交換相關(guān)勢(shì)（如B3LYP）,則可以嘗試一下的方法進(jìn)行改進(jìn)。則可以嘗試一下的方法進(jìn)行改進(jìn)。 2)采用更小的基組由于一定的基組對(duì)應(yīng)于一定精度和速度，采用更小的基組由于一定的基組對(duì)應(yīng)于一定精度和速度，所以更換基組并不在所有的情況下都適用。所以更換基組并不在所有的情況下都適用。 3）Level shifting 如果不收斂的原因是波函數(shù)的震蕩行為，通常是因?yàn)樵谙嘟绻皇諗康脑蚴遣ê瘮?shù)的震蕩行為，通常是因?yàn)樵谙嘟哪芰可系奶┑幕旌?。?duì)于這種情況，我們可以采

14、用的能量上的泰的混合。對(duì)于這種情況，我們可以采用level shifting的方法。的方法。Level shifting的含義是人工的升高非占據(jù)的含義是人工的升高非占據(jù)軌道的能級(jí)，以防止和最高占據(jù)軌道之間的混合，以達(dá)到收軌道的能級(jí)，以防止和最高占據(jù)軌道之間的混合，以達(dá)到收斂的目的。在斂的目的。在Gaussian中此方法的關(guān)鍵詞為中此方法的關(guān)鍵詞為SCF=Vshift ）放寬收斂標(biāo)準(zhǔn)）放寬收斂標(biāo)準(zhǔn) 在在Gaussian中設(shè)置收斂標(biāo)準(zhǔn)的命令行是中設(shè)置收斂標(biāo)準(zhǔn)的命令行是Conv=7 for 10-7 ,對(duì)對(duì)優(yōu)化有用優(yōu)化有用Gaussian中的不收斂問題的解決 4）嘗試改變初始構(gòu)型此方法相當(dāng)于改變解非線性方程時(shí)）嘗試改變初始構(gòu)型此方法相當(dāng)于改變解非線性方程時(shí)改變初始值。改變初始值。 5）在）在SCF中用中用QC選項(xiàng)選項(xiàng) 在在Gaussian中用中用SCF(QC)的關(guān)鍵字。此關(guān)鍵字將大大增的關(guān)鍵字。此關(guān)鍵字將大大增加計(jì)算時(shí)間，但是收斂的機(jī)會(huì)更大。加計(jì)算時(shí)間，但是收斂的機(jī)會(huì)更大。 6）改變模型或方法）改變模型或方法 可以考慮改變模型方法。比較常見的方法有可以考慮改變模型方法。比較常見