G03W入門輔導(dǎo)-1(試用版).ppt

1、G03W 的安裝、初始化和作業(yè)啟動(dòng),Gaussian 03 for Windows Tutorial-1,2010試用版,G03 的主要計(jì)算功能,可用來(lái)預(yù)測(cè)氣相和液相條件下，分子和化學(xué)反應(yīng)的性質(zhì) ：,分子的能量和結(jié)構(gòu) 過(guò)渡態(tài)的能量和結(jié)構(gòu) 振動(dòng)頻率 紅外和拉曼光譜 熱化學(xué)性質(zhì) 成鍵和化學(xué)反應(yīng)能量 化學(xué)反應(yīng)路徑 分子軌道 原子電荷 電多極矩 NMR屏蔽和磁化系數(shù),自旋-自旋耦合常數(shù) 振動(dòng)圓二色性強(qiáng)度 電子圓二色性強(qiáng)度 g張量和超精細(xì)光譜的其它張量 旋光性 振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)耦合 非諧性的振動(dòng)分析和振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)耦合 電子親和能和電離勢(shì) 極化和超極化率（靜態(tài)的和含頻的） 各向異性超精細(xì)耦合常數(shù) 靜電勢(shì)和電子密度

2、,各項(xiàng)計(jì)算可針對(duì)體系的基態(tài)或激發(fā)態(tài)進(jìn)行,G03 的程序結(jié)構(gòu),包含74個(gè)程序鏈接模塊 (Link)，分別構(gòu)成12個(gè)程序覆蓋段 (Overlay),link0: 初始化程序，控制overlay link1: 讀入并處理Route Section，建立要執(zhí)行的link列表 link9999: 終止計(jì)算,其中 ：,G03W的功能和程序結(jié)構(gòu),G03W 各模塊功能一覽,G03W 各模塊功能一覽,G03W 各模塊功能一覽,G03W 各模塊功能一覽,G03W 各模塊功能一覽,G03W 各模塊功能一覽,G03的基本模塊和功能,讀入并處理Route Section 讀入分子特性參數(shù) 確定分子對(duì)稱性（點(diǎn)群和阿貝爾子

3、群） 設(shè)定和配置基集，計(jì)算單電子積分 產(chǎn)生MO的初始猜測(cè) 疊代解 SCF 方程 指認(rèn)MO對(duì)稱性, 打印MO波函數(shù)并進(jìn)行 Mulliken 布居分析 結(jié)束作業(yè),圖中所示為G03作業(yè)必須執(zhí)行的基本模塊,G03W軟件的安裝和運(yùn)行環(huán)境設(shè)定,G03W 的安裝,硬件環(huán)境：,基本配置：內(nèi)存2GB、安裝后硬盤分區(qū)的自由空間10GB 建議配置：內(nèi)存3.5GB (for WinXP)、或=4GB (for Windows 7)、硬盤自由空間20GB（可最有效地利用計(jì)算機(jī)資源，最大限度發(fā)揮效率和計(jì)算容量）,安裝位置,建議將G03W安裝于D或E盤。理由：保護(hù)程序文件及積累的輸入、輸出和有用的中間文件。萬(wàn)一須格式化C:

4、 盤時(shí)不致丟失 按此處置，在Windows系統(tǒng)重裝后G03W也不必重裝,軟件安裝：,啟動(dòng)Setup.exe，按屏幕提示輸入軟件的“Serial Number”并設(shè)定安裝路徑，自動(dòng)完成安裝。,G03W 根目錄下的文件和子目錄,根目錄下共計(jì)118個(gè)文件和9個(gè)子目錄,定制缺省的許用內(nèi)存和硬盤空間,在子目錄Scratch下創(chuàng)建Default.Rou文件對(duì)缺省值進(jìn)行設(shè)定,可用Notepad或其它文本編輯器打開(kāi)并修改,“W”是Gaussian程序使用的內(nèi)存單位 “雙精度字”，相當(dāng)于 8 字節(jié) (byte) 1MW=8MB; 1GW=8GB,G03W在根目錄下提供了 3 個(gè)文件 Default.r1 Def

5、ault.r2 Default.r3 供用戶做創(chuàng)建Default.Rou文件的樣板,定義內(nèi)存和硬盤空間的可用單位是 MB、MW、GB和GW,編制Default.Rou文件的實(shí)例,打開(kāi)Default.r3文件并進(jìn)行修改,定制取值根據(jù)計(jì)算機(jī)的內(nèi)存和硬盤分區(qū)自由空間大小而定。一般宜為Windows系統(tǒng)和其它應(yīng)用軟件留出不少于1GB的內(nèi)存空間,將修改畢的文件改名為 Default.rou保存到 G03Scratch 子目錄下,-M- 1GB -#- MaxDisk=10GB,所采用的定制是內(nèi)存=1GB，硬盤10GB（適用于總內(nèi)存為2GB的計(jì)算機(jī)）,G03W程序界面和工具欄,G03W用戶界面,點(diǎn)擊圖標(biāo)

6、在屏幕上出現(xiàn)用戶界面,下拉窗口欄,圖形工具欄,當(dāng)前計(jì)算信息顯示區(qū),當(dāng)前作業(yè)進(jìn)程指示欄,用戶界面的條形工具欄,File 下拉菜單的命令,點(diǎn)擊“File”打開(kāi)下拉菜單,在線創(chuàng)建新作業(yè),打開(kāi)一個(gè)輸入文件,修改舊的輸入文件,程序的初始化設(shè)置,在Process拉菜單的命令,點(diǎn)擊“Process”打開(kāi)下拉菜單,暫停當(dāng)前作業(yè),當(dāng)前Link后暫停,恢復(fù)運(yùn)行當(dāng)前作業(yè),終止當(dāng)前作業(yè),啟動(dòng)批處理作業(yè),本作業(yè)結(jié)束后 終止批處理,立即終止批處理,Utilities下拉菜單的命令,不同格式分子結(jié)構(gòu)文件的轉(zhuǎn)換,讀取*.fch文件中的數(shù)據(jù) 并生成3D網(wǎng)格,用*.chk文件中的MO波函數(shù)生成 電子密度和靜電勢(shì)空間網(wǎng)格,從*.c

7、hk文件中打印 頻率和熱化學(xué)數(shù)據(jù),編輯批處理作業(yè)文件,將*.chk文件轉(zhuǎn)換為可供 Chem3D讀入的*.fch文件,將*.fch還原為*.chk文件,顯示指定*.chk文件中的 作業(yè)執(zhí)行路徑行和標(biāo)題行,將*.chk文件轉(zhuǎn)換為*.txt格式,顯示指定*.chk文件中的 作業(yè)執(zhí)行路徑行和標(biāo)題行,打開(kāi)指定的 3D 分子結(jié)構(gòu)瀏覽器,程序的初始化設(shè)置,點(diǎn)擊“File”菜單“Preferences”選項(xiàng)，彈出“Gaussian Preferences”對(duì)話框,自定義外部文字編輯器，用于打開(kāi)*.out文件 （建議使用EditPlus 3）,DOS定制文件的文件夾,存放作業(yè)中間文件和 檢查點(diǎn)文件的文件夾,輸出

8、文件路徑,輸入文件路徑,外部的分子結(jié)構(gòu)3D瀏覽器,按照用戶PC機(jī)的實(shí)際情況填寫各欄目,主窗口顯示格式的初始化設(shè)置,點(diǎn)擊“Display”按鈕，彈出“Display Preferences”對(duì)話框。一般只須設(shè)置輸出字體，其余項(xiàng)目可用缺省設(shè)置,點(diǎn)擊 “Output Font”按鈕， “字體”建議選取“Courier New”,Courier New是等寬字體，可使輸出數(shù)據(jù)的顯示整齊美觀,主窗口用不同字體輸出的顯示比較,G03W缺省字體,9# Courier New 字體,G03W的輸入,G03W作業(yè)的命令和目標(biāo)分子的荷電、自旋特性及原子坐標(biāo)等初始數(shù)據(jù)可擇以下三種方式之一輸入,在G03W主窗口彈出的

9、 “Job Entry” 圖形界面上直接輸入 用外部ASCII編輯器編制 *.gjf 輸入文件后讀入 借助3D分子結(jié)構(gòu)圖像軟件構(gòu)建*.gjf 輸入文件后讀入,G03輸入文件的格式,Gaussian輸入文件名的后綴為*.gjf。它由4個(gè)部分構(gòu)成,%Chk=H2O %Nproc=2 %Mem=500MB # HF/6-31G* Opt Water(C2v), optimization 0 1 O H 1 R H 1 R 2 A Variables: R= 0.89 A= 105.,輸入文件*.gjf的實(shí)例,水分子用6-31G*基集進(jìn)行幾何優(yōu)化計(jì)算的實(shí)例,% Section,Route Sectio

10、n,Title,Molecular Specification,本例中原子是采用內(nèi)坐標(biāo)格式（ R為鍵長(zhǎng)、A為鍵角。詳見(jiàn)后面說(shuō)明）,在Job Entry圖形界面上直接輸入,點(diǎn)擊“File”菜單上的“New”選項(xiàng)，彈出“Job Entry”圖形界面,Link 0 命令行,作業(yè)執(zhí)行指令行,標(biāo)題行,電荷與自 旋多重度,分子說(shuō)明 部分,設(shè)定多步作業(yè) 的開(kāi)始步,多步作業(yè)中 的步序選擇,返回主菜單并運(yùn)行,返回主菜單但不運(yùn)行,保存為 gjf 文件,Route Section中指令錯(cuò)誤的 檢查,放棄作業(yè),在Job Entry圖形界面上直接輸入,在界面的各空白欄內(nèi)按要求填入作業(yè)的正確輸入信息,Link 0 命令行

11、,作業(yè)執(zhí)行指令行,標(biāo)題行,電荷與自 旋多重度,分子說(shuō)明 部分,Route Section欄的作業(yè)指令的“語(yǔ)法”檢查,點(diǎn)擊“”按鈕，檢查結(jié)果在彈出的DOS黑窗口界面內(nèi)顯示出,返回主菜單并運(yùn)行,返回主菜單但不運(yùn)行,保存為 gjf 文件,Route Section中指令錯(cuò)誤的 檢查,放棄作業(yè),如語(yǔ)檢未通過(guò)，則退回“Job Entry”界面按出錯(cuò)信息進(jìn)行修改后重新語(yǔ)檢,語(yǔ)檢通過(guò)后，可關(guān)閉黑窗口，然后點(diǎn)擊“Run”按鈕啟動(dòng)作業(yè),或根據(jù)需要，點(diǎn)擊其它三個(gè)按鈕之一做不同選擇,在外部ASCII文本編輯器上編輯輸入文件,可用Windows“記事本”或“寫字板”編輯，但強(qiáng)烈推薦用EditPlus 3.12,Edi

12、tPlus有什么優(yōu)點(diǎn)？ 瀏覽、編輯文本文件的大小無(wú)限制 可進(jìn)行文本的“列拷貝和刪除”以及“長(zhǎng)方塊的拷貝和刪除”,NotePad,WritePad,EditPlus,在Chem3D界面上創(chuàng)建 *.gjf 文件,在“Calculations”下拉菜單上點(diǎn)擊“Gaussian Interface” 選項(xiàng)：,在GaussView界面上創(chuàng)建 *.gjf 文件,在“Calculations”下拉菜單上點(diǎn)擊“Gaussian Interface” 選項(xiàng)：,填寫完畢后點(diǎn)“ Edit ”按鈕保存 *.gjf 文件并打開(kāi)并打開(kāi)文本編輯器修改,分子說(shuō)明段中的坐標(biāo)選擇,分子內(nèi)坐標(biāo)的定義,分子中各個(gè)原子核的相對(duì)位置可采

13、用笛卡爾坐標(biāo)、分子內(nèi)坐標(biāo) (即Z-matrix) ，或二者的混合來(lái)表示,笛卡爾坐標(biāo)下每個(gè)原子的輸入行為 4 列:,內(nèi)坐標(biāo)下每個(gè)原子的相對(duì)坐標(biāo)需借助 13 個(gè)“參考原子” 來(lái)定義。每個(gè)輸入行為 7 列：,內(nèi)坐標(biāo)實(shí)例 H2O2分子,H2O2具有右旋(a)和左旋(b)兩種互為鏡像的異構(gòu)體:,在“標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)型參數(shù)”近似下，兩種分子的原子內(nèi)坐標(biāo)分別為:,序列號(hào)4 的原子均需定義兩面角，其取值范圍為180，正負(fù)號(hào)由“右手定則”確定。即：右旋為兩面角的正方向（詳見(jiàn)下一頁(yè)面）,“右手定則”淺釋,取包含 3 個(gè)參考原子的平面為基準(zhǔn)面、參考原子 2 指向原子 1 的位矢方向?yàn)榛D(zhuǎn)軸的正方向,基轉(zhuǎn)軸正方向,若被定義的原

14、子A與參考原子 1、2 構(gòu)成的平面位于基準(zhǔn)面的逆時(shí)針?lè)轿?，則其二面角參量為正號(hào)，否則為負(fù)號(hào),根據(jù)這一規(guī)則，原子H(4)的二面角參量在構(gòu)型a中為+120；在構(gòu)型b中則為-120,在內(nèi)坐標(biāo)陣列中引入變量符號(hào),分子的幾何全優(yōu)化需對(duì)全部3N-6個(gè)內(nèi)坐標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算。當(dāng)分子具有二階或二階以上的點(diǎn)群對(duì)稱性時(shí)，可將對(duì)稱等價(jià)的鍵長(zhǎng)、鍵角或兩面角用同一變量（英文字母）表示，隨后統(tǒng)一賦予初值 例如H2O2分子 (C2v對(duì)稱性) 有相等的鍵長(zhǎng)、鍵角各一對(duì)。Z-matrix可改為,原子內(nèi)坐標(biāo)輸入結(jié)束加一空行后為變量賦初值段。標(biāo)注“Variables:”僅僅是為閱讀文件的方便 故 “Variables:”的標(biāo)注可省略。

15、如欲加之則須保證拼寫和標(biāo)點(diǎn)正確無(wú)誤,或,引入內(nèi)坐標(biāo)變量實(shí)例 1 CH4分子,對(duì)于屬 Td 或 Oh 群的高對(duì)稱性分子，坐標(biāo)變量用于笛卡兒坐標(biāo)通常也是方便有利的。例如CH4分子 (Td) 如取右圖所示坐標(biāo)方位，則容易建立原子的直角坐標(biāo),引入變量后的內(nèi)坐標(biāo)Z-矩陣同樣十分簡(jiǎn)潔，且分子結(jié)構(gòu)的表達(dá)非常直觀,%Chk=CH4_631ss-Opt # RHF/6-31G(d,p) Opt Methane (Td), Optimization 0 1 C 0. 0. 0. H a a a H -a -a a H a -a -a H -a a -a a= 0.6293,%Chk=CH4_631ss-Opt #

16、 RHF/6-31G(d,p) Opt Methane (Td), Optimization 0 1 C H 1 R2 H 1 R2 2 A3 H 1 R2 2 A3 3 D4 H 1 R2 4 A3 3 D4 Variables: R2 1.09 Constants: A3 109.47122063 D4 -120.,待優(yōu)化處理的幾何參量數(shù)由原來(lái)的9個(gè)約減到1個(gè)，不但提高了角計(jì)算效率，且保證了對(duì)分子對(duì)稱性的嚴(yán)格控制,苯分子屬 D6h 對(duì)稱性，所有的鍵角均為120，兩面角均為0或180。幾何參數(shù)中的獨(dú)立變量約減到兩個(gè)： RCC，即圖中的 R2 RCH，即圖中的 R7,引入內(nèi)坐標(biāo)變量實(shí)例 2 苯分子,%Chk=Benzene_Freq-631s # RHF/6-31G* Opt=VTight Freq=Raman Benzene, IR & Raman at RHF/6-31G* level 0 1 C C 1 R2 C 2 R2 1 A3 C 3 R2 2 A3 1 D4 C 4 R2 3 A3 2 D4 C 5 R2 4 A3 3 D4 H 1 R7 6 A3 5 D7 H 2 R7 1 A3