高斯輸入文件的創(chuàng)建1

高斯輸入文件的創(chuàng)建和程序運(yùn)行初學(xué)時(shí)，可以調(diào)用高斯自帶的練習(xí)進(jìn)行計(jì)算已達(dá)到學(xué)習(xí)高斯的目的(在example和exercise文件夾中)。．創(chuàng)建輸入文件的目的所有的量化程序（包括高斯）都是將所輸入的分子轉(zhuǎn)化為薛定諤方程，然后求解方程得到所需要的有關(guān)分子的性質(zhì)。因此我們必須要將所研究的體系轉(zhuǎn)化為高斯的輸入文件，才能調(diào)入到高斯中進(jìn)行計(jì)算。輸入分子結(jié)構(gòu)的合理性將直接決定著據(jù)此得到的薛定諤方程的合理性，也就影響著所得到的解的準(zhǔn)確性，所以創(chuàng)建一個(gè)合理的輸入文件是量化計(jì)算的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。對于金屬配合物，塊體材料和納米材料來說，構(gòu)建合理的輸入文件也是難點(diǎn)。常用的創(chuàng)建高斯輸入文件的方法

輸入文件的創(chuàng)建大致可分為兩類：利用晶體文件產(chǎn)生輸入文件；利用繪圖軟件畫出分子結(jié)構(gòu)然后轉(zhuǎn)換為輸入文件。利用晶體文件產(chǎn)生輸入文件?？梢岳猛粞笏帉懙囊粋€(gè)程序?qū)⒕w數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為高斯輸入文件（網(wǎng)址：/disparticle.php?boardName=Gaussian&ID=14201）。對于沒有晶體結(jié)構(gòu)的物質(zhì)也可以用量化軟件進(jìn)行研究，但對于大分子來說，尋找并判斷出用于研究的合適初始構(gòu)型不是一件容易的事。關(guān)于汪洋晶體程序的使用請參見程序自帶的使用說明。利用Gview，Chem3D（包括Chemdraw）和Hperchem繪圖軟件產(chǎn)生輸入文件使用繪圖軟件構(gòu)建高斯輸入文件的優(yōu)點(diǎn)是真正實(shí)現(xiàn)了量化軟件的優(yōu)勢，既除了可以研究有晶體結(jié)構(gòu)的物質(zhì)外，還可以研究沒有晶體數(shù)據(jù)的物質(zhì)。需要注意的是可以用繪圖軟件繪圖并不表示我們可以隨意的構(gòu)建分子結(jié)構(gòu)，相反，與用晶體數(shù)據(jù)構(gòu)建高斯輸入文件相比，在這個(gè)構(gòu)建高斯輸入文件的過程中，我們要付出更多努力，要更加的謹(jǐn)慎，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)合理的輸入結(jié)構(gòu)才能確保下一步量化計(jì)算的順利和正確。量化計(jì)算中很多的錯(cuò)誤都是由于所給的輸入結(jié)構(gòu)不合理和命令不熟悉造成的。所以在用繪圖軟件構(gòu)建輸入文件前，一定要仔細(xì)的琢磨所要研究的物質(zhì)，確保輸入的構(gòu)型在原子的雜化方式（如C的SP2對應(yīng)一個(gè)平面三角形的結(jié)構(gòu)，在畫分子結(jié)構(gòu)時(shí)要將其體現(xiàn)出來），鍵長，空間結(jié)構(gòu)和對稱性等方面的準(zhǔn)確性，否則計(jì)算就會出錯(cuò)。下面分別扼要的介紹各種軟件的使用（Chem3D和HperChem摘自吳國是老師《高斯使用入門》應(yīng)用Gauss時(shí)，計(jì)算結(jié)果的圖形顯示以及較復(fù)雜分子的構(gòu)建均需借助于輔助軟件的配合使用。Gauss本身能識別和讀入BrookhavenPDB格式的分子描述文件（文件名為*.pdb或*.ent），作業(yè)完成后又能通過ExternalPDBViewer命令輸出描述分子最后幾何構(gòu)型的*.pdb文件。因此，能夠讀入和輸出PDB格式文件且?guī)в蟹肿訕?gòu)建和三維顯示功能的計(jì)算機(jī)化學(xué)軟件均可用作Gauss的輔助軟件。我們先來了解一下如何將繪圖軟件（GVIEW除外，因?yàn)樗梢灾苯由捎糜诟咚褂?jì)算的輸入文件）生成的文件轉(zhuǎn)化成可直接用于高斯計(jì)算和易于控制對稱性的高斯輸入文件。本法通用于能夠輸出*.pdb或*.ent文件的輔助軟件?；静襟E：①在輔助軟件界面上構(gòu)建分子，規(guī)整化為“標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)型”或用分子力學(xué)法進(jìn)行初步幾何優(yōu)化②存為PDB格式文件；③打開Gauss的主窗口，用Utilities-NewMat讀入PDB格式文件并轉(zhuǎn)換為Z-矩陣；④在跳出的作業(yè)編輯對話框上補(bǔ)充完成輸入文件GVIEW使用簡介GVIEW是一個(gè)專門設(shè)計(jì)于高斯配套使用的軟件，其主要用途有兩個(gè)1．構(gòu)建高斯的輸入文件2．以圖的形式顯示高斯計(jì)算的結(jié)果除了可以自己構(gòu)建輸入文件外，GVIEW還可讀入CHEM3D，HYPERCHEM和晶體數(shù)據(jù)等諸多格式的文件。從而使其可以于諸多圖形軟件連用，大大拓寬了使用范圍。GVIEW的界面及主要功能鍵的介紹第一行為菜單欄:File:主要功能是建立，打開，保存和打印當(dāng)前的文件SaveInage將當(dāng)前文件保存為圖片格式Preferences?？梢栽诶锩娓淖僄VIEW默認(rèn)的各種顯示的設(shè)置。Edit:在這里可以完成對分子的剪且，拷貝，刪除和抓圖等。AtomList,顯示當(dāng)前分子的內(nèi)坐標(biāo)，笛卡兒坐標(biāo)，分?jǐn)?shù)坐標(biāo)等。PointGroup可以顯示當(dāng)前分子的點(diǎn)群及可能有的點(diǎn)群。PBC顯示晶體文件（可以將CIF文件轉(zhuǎn)換為圖形，在點(diǎn)PBC按鈕后所給并的對話框中根據(jù)選項(xiàng)調(diào)節(jié)具體顯示的格式。Mos用于顯示分子軌道（只有檢查點(diǎn)文件，此選項(xiàng)才能給出分子軌道圖。Symmetrize，對當(dāng)前體系進(jìn)行對稱性控制。View這里面的選項(xiàng)都是于分子的顯示有關(guān)的，如顯示氫原子，顯示鍵，顯示元素符號，顯示啞原子顯示坐標(biāo)軸等Calculalte：Calculalte：可從GVIEW中直接向高斯提交計(jì)算。這是GVIEW作為高斯軟件配套功能的重要體現(xiàn)。從所給的對話框中可以選擇工作類型JobType（如優(yōu)化，能量或頻率等）;計(jì)算方法Method（如半經(jīng)驗(yàn)方法，HF方法，DFT方法，MP方法等，還可以選定基組）;Title(對所要做的計(jì)算給一個(gè)說明，以備以后的查看)Link0（給檢查點(diǎn)文件命名，還可以在此用RWF命令設(shè)置臨時(shí)數(shù)據(jù)交換文件的大?。?；General,Guess,（這兩個(gè)選項(xiàng)主要是給出體系中各原子的連接關(guān)系及如何給出初始猜測）；NBO（可在此設(shè)定NBO計(jì)算）,PBC（可在此設(shè)定晶體的有關(guān)計(jì)算）,Solvation（可在此設(shè)定溶液中的計(jì)算，除了選擇溶劑外，還要選擇模擬溶劑的理論模型）Result顯示計(jì)算的結(jié)果，包括電荷，靜電勢表示的表面，振動(dòng)頻率，核磁，勢能面掃描，優(yōu)化等。注意有些結(jié)果只能用檢查點(diǎn)文件才能顯示。常用功能鍵的介紹。這些常用的功能鍵在上面菜單欄的介紹中已有提到。在這里將對它們給出一個(gè)詳細(xì)的解釋?，F(xiàn)在來構(gòu)建一個(gè)間氟苯乙烷分子并從GVIEW里遞交計(jì)算(1)雙擊GVIEW圖標(biāo)，打開GVIEW，下圖就是GIVE打開后的窗口(2)．雙擊窗口中的圖標(biāo)，得到如下窗口，里面有常用的環(huán)狀官能團(tuán)。選中苯環(huán)（單擊即可選中）(3).在當(dāng)前工作窗口（打開GIVEW時(shí)程序自動(dòng)打開一個(gè)工作窗口，如下圖）也可通過File-new路徑新建一個(gè)工作窗口，在這個(gè)窗口中點(diǎn)鼠標(biāo)左鍵窗口中就會出現(xiàn)苯分子，見下圖將鼠標(biāo)放在分子上，按左鍵左右或前后移動(dòng)，可以調(diào)節(jié)分子的角度將鼠標(biāo)放在分子上，前后移動(dòng)，可以將分子放大或縮小Shift+Alt+鼠標(biāo)左鍵組合可以在窗口內(nèi)平移分子，當(dāng)工作窗口內(nèi)有多個(gè)分子時(shí)【在構(gòu)建大的分子時(shí)，這種情況很容易出現(xiàn)】這時(shí)可用以下命令可以用Shift+Alt+鼠標(biāo)左鍵組合移動(dòng)想要移動(dòng)的分子，以調(diào)節(jié)各個(gè)分子間的距離可以用Ctrl+Alt+鼠標(biāo)左鍵組合調(diào)節(jié)其中一個(gè)分子的角度，以調(diào)節(jié)各個(gè)分子間的角度。Ctrl+Alt+鼠標(biāo)左鍵這個(gè)組合常和[將鼠標(biāo)左鍵放在分子上，左右或前后移動(dòng)，可以調(diào)節(jié)分子的角度]這個(gè)功能連用。(4)．雙擊GVIEW界面上的圖標(biāo)。出現(xiàn)以下窗口，點(diǎn)擊氟的元素符號“F”，就選中氟原子。(5).回到工作窗口在苯環(huán)上的任一個(gè)H上單擊左鍵，將H置換成F。但要注意此時(shí)僅是元素符號發(fā)生了改變，C-F間的距離仍是C-H鍵的距離。需要用建長工具進(jìn)行調(diào)整。單擊GVIEW界面上圖標(biāo)。然后再點(diǎn)擊工作窗口中的C原子和F原子，看到被選中的兩個(gè)原子于周圍的原子再亮度上有差異此時(shí)會出現(xiàn)下面的窗口，根據(jù)C-F鍵的長度在0.675和2.700之間的方框內(nèi)進(jìn)行C-F鍵的調(diào)整。完畢后點(diǎn)擊OK即可。(6)．雙擊GVIEW界面上的圖標(biāo)，出現(xiàn)以下窗口，這是GVIEW里內(nèi)置的鏈烴庫，選中乙烷。(7).在工作窗口內(nèi)空處點(diǎn)左鍵，用我們前面講過的命令調(diào)節(jié)苯和乙烷間的距離和角度，將鼠標(biāo)放在分子上，按左鍵左右或前后移動(dòng)，可以調(diào)節(jié)分子的角度；將鼠標(biāo)放在分子上，前后移動(dòng)，可以將分子放大或縮小。Shift+Alt+鼠標(biāo)左鍵組合可以在窗口內(nèi)平移分子當(dāng)工作窗口內(nèi)有多個(gè)分子時(shí)【在構(gòu)建大的分子時(shí)，這種情況很容易出現(xiàn)】這時(shí)可用以下命令可以用Shift+Alt+鼠標(biāo)左鍵組合移動(dòng)想要移動(dòng)的分子，以調(diào)節(jié)各個(gè)分子間的距離?？梢杂肅trl+Alt+鼠標(biāo)左鍵組合調(diào)節(jié)其中一個(gè)分子的角度，以調(diào)節(jié)各個(gè)分子間的角度。Ctrl+Alt+鼠標(biāo)左鍵這個(gè)組合常和[將鼠標(biāo)左鍵放在分子上，左右或前后移動(dòng)，可以調(diào)節(jié)分子的角度]這個(gè)功能連用。具體的好處需要自己去試。（8）．單擊GVIEW界面上圖標(biāo)。然后點(diǎn)擊與乙烷正對的苯上的C原子和H原子，選擇“None”，乙烷上的C-H鍵作類似處理然后單擊GVIEW上的圖標(biāo)，點(diǎn)選工作窗口中的兩個(gè)氫原子，即將它們刪去再單擊GVIEW界面上圖標(biāo)，根據(jù)實(shí)際鍵長將兩個(gè)C原子聯(lián)起來。至此分子構(gòu)建已完成。（9）．GVIEW存儲個(gè)人常用分子的功能。GVIEW中只有常用的一些環(huán)狀分子和鏈狀分子，遠(yuǎn)不能滿足研究特定體系的特殊需要。不過GVIEW有一個(gè)功能可以彌補(bǔ)這個(gè)缺憾：可以把常用的分子或官能團(tuán)存在制定的文件夾內(nèi)。在需要時(shí)可以直接調(diào)用。雙擊GVIEW界面上的圖標(biāo)，在下面的對話框中鍵入相關(guān)項(xiàng)目，保存即可（10）．查看分子的對稱性從Edit-Pointgroup路徑可以查看所構(gòu)建分子的點(diǎn)群。點(diǎn)擊Pointgroup后，出現(xiàn)如下窗口：為C1點(diǎn)群，其下拉菜單中的為可能的點(diǎn)群（改變Tolerance,也可幫助我們判斷所構(gòu)建體系可能有的點(diǎn)群）（11）．為C1點(diǎn)群，其下拉菜單中的為可能的點(diǎn)群（改變Tolerance,也可幫助我們判斷所構(gòu)建體系可能有的點(diǎn)群）（11）．查看分子坐標(biāo)。單擊GVIEW界面上的圖標(biāo)。出現(xiàn)下面窗口Z表示時(shí)內(nèi)坐標(biāo)，C表示直角坐標(biāo)。可以在里面對坐標(biāo)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整（12）．向GAUSS遞交計(jì)算。點(diǎn)GVIEW界面上Calculation中的Gaussian會出來一個(gè)遞交計(jì)算的對話框。從所給的對話框中可以選擇工作類型JobType（如優(yōu)化，能量或頻率等）;計(jì)算方法Method（如半經(jīng)驗(yàn)方法，HF方法，DFT方法，MP方法等，還可以選定基組）;Title(對所要做的計(jì)算給一個(gè)說明，以備以后的查看)Link0（給檢查點(diǎn)文件命名，還可以在此用RWF命令設(shè)置臨時(shí)數(shù)據(jù)交換文件的大小）；General,Guess,（這兩個(gè)選項(xiàng)主要是給出體系中各原子的連接關(guān)系及如何給出初始猜測）；NBO（可在此設(shè)定NBO計(jì)算）,PBC（可在此設(shè)定晶體的有關(guān)計(jì)算）,Solvation（可在此設(shè)定溶液中的計(jì)算，除了選擇溶劑外，還要選擇模擬溶劑的理論模型）選擇完畢后，點(diǎn)Submit即可遞交計(jì)算。有時(shí)由于安裝的原因GVIEW無法與GAUSS建立關(guān)聯(lián)，就不能直接從GVIEW里遞交計(jì)算。這時(shí)可以在GVIEW里保存用于GAUSS計(jì)算的輸入文件，然后從GAUSS里調(diào)出文件進(jìn)行計(jì)算。．構(gòu)建分子中的注意事項(xiàng)在構(gòu)建分子前，應(yīng)對分子的鍵長，鍵角和點(diǎn)群等有一個(gè)詳細(xì)的了解。這樣在構(gòu)建過程中才能更好的把握細(xì)節(jié)，如構(gòu)建大分子時(shí)，各個(gè)集團(tuán)間的鍵長，鍵角和二面角一定要給的準(zhǔn)確。相當(dāng)一部分的錯(cuò)誤（如SCF不收斂，1502報(bào)錯(cuò)等）都是分子建模不合理造成的。分子模型不合理導(dǎo)致程序根據(jù)分子模型所得的薛定鄂方程不合理，也就導(dǎo)致了對方程的解不能順利完成，所以報(bào)錯(cuò)。對于大分子，不會出現(xiàn)分子直線排步的情況，鏈烴通常為鋸齒型的排列，環(huán)之間總是有一定的夾角，共面情況雖有但不多見，這些都是在構(gòu)建分子模型的過程中需要注意的。再者，分子建模是量化計(jì)算的一個(gè)難點(diǎn)，特別是對金屬配合物，塊狀體系和納米體系的構(gòu)建。只有給出合理的結(jié)構(gòu)，程序才能給出合理的解。如果不能體現(xiàn)出分子的對稱性，則程序不能正確判斷分子軌道的對稱性，這在涉計(jì)到反應(yīng)機(jī)理和軌道相互作用的研究中可能會導(dǎo)致錯(cuò)誤的判斷。使用虛原子對于小分子，對稱性好的分子和線性分子較常使用。使用的目的：通過選擇一個(gè)合適的參比點(diǎn)，減少計(jì)算所需的變量，提高計(jì)算效率。此外高斯自帶的坐標(biāo)體系描述線性分子有困難，需要通過虛原子的加入，使分子成為非線性的，高斯才能識別。分子若用內(nèi)坐標(biāo)方式輸入，還需添一個(gè)啞