Gaussian入门PPT课件

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1、 Gaussian程序入门程序入门2Guassian程序功能程序功能 3模型化学模型化学 4模型化学的构成模型化学的构成 5闭壳层和开壳层闭壳层和开壳层 6闭壳层和开壳层闭壳层和开壳层 7闭壳层和开壳层闭壳层和开壳层 8闭壳层和开壳层 9基组（Basis Set） 10基组（基组（Basis Set ） 11基组类型基组类型 12基组类型基组类型 13最小基组（最小基组（Minimal Basis Set） 14分裂价基组（分裂价基组（Split Valence Basis Set） 15弥散函数（弥散函数（Diffuse Function） 16高角动量基组（高角动量基组（High Angl

2、ar Momenture BS） 17有效核势基组（有效核势基组（Effective Core Potential BS） 18 基 组19半经验方法半经验方法20半经验方法的局限性半经验方法的局限性21Hartree-Fock理论的局限性理论的局限性22电子相关和后电子相关和后SCF方法方法23电子相关和后电子相关和后SCF方法方法24密度泛函理论（密度泛函理论（DFT）方法）方法25不同理论方法的资源消耗不同理论方法的资源消耗26GaussianOverlay1Overlay9,10,11,99L101L102L122Overlay0L0L001 Gaussian 程序的结构程序的结构li

3、nk0: 初始化程序，控制初始化程序，控制overlaylink1: 读入并处理读入并处理Route Section，建立要执行的建立要执行的link列表列表link9999: 终止计算终止计算Overlay99L9999定制内存和硬盘定制内存和硬盘-M- 2MW-#- MaxDisk=400MBGaussian程序使用的内存单位程序使用的内存单位W是双精度字，相当于是双精度字，相当于8字节字节 2MW=16MB设置方法：设置方法：将将Default.r1文件改成文件改成default.rouGaussian 程序界面程序界面Preferences:对对Gaussian程序进行初程序进行初始化

4、设置始化设置自定义外部文字编辑器，用来打开自定义外部文字编辑器，用来打开.out文文件件link.exe所在的文件夹所在的文件夹临时文件存放文件夹临时文件存放文件夹Gaussian 图形工具栏图形工具栏开始作业开始作业 暂停当前作业暂停当前作业 当前当前link后暂停后暂停 终止当前作业和批处理终止当前作业和批处理 恢复当前作业恢复当前作业 在当前作业完成后终止批处理在当前作业完成后终止批处理 终止当前作业终止当前作业 编辑或建立批处理编辑或建立批处理 批处理专用批处理专用打开外部编辑器打开外部编辑器 编辑输出文件编辑输出文件 将将.chk文件转换为文件转换为.fch文件，这种文件，这种 文件

5、可以使用图形软件打开文件可以使用图形软件打开 将将.fch文件还原为文件还原为.chk文件文件 从指定从指定.chk文件中显示作业的文件中显示作业的 route section和和title 将将.chk文件转换成文本格式文件转换成文本格式 将以前版本的将以前版本的Gaussian产生的产生的 .chk文件转换为文件转换为G03的的.chk文件文件 Gaussian 程序工具程序工具 编辑批处理作业文件编辑批处理作业文件 转换不同格式的分子结构文件转换不同格式的分子结构文件 读取读取.fch文件中的数据并生成文件中的数据并生成 三维空间网格图三维空间网格图 利用利用.chk文件中的分子轨道，文

6、件中的分子轨道， 生成电子密度和静电势的空间生成电子密度和静电势的空间 分布网格图分布网格图 从从.chk文件中打印出频率文件中打印出频率 和热化学数据和热化学数据Gaussian 程序工具程序工具NewZmat工具界面工具界面Gaussian 程序工具程序工具% Section设定作业运行的环境变量 Route Section设定作业的控制项Title作业题目电荷与自旋多重度Molecule Specification分子说明Gaussian程序的输入文件程序的输入文件%chk=water.chk % Section： 行首以行首以%开始，段开始，段后无空行后无空行%rwf=water.rw

7、f#p hf/6-31g scfcyc=250 scfcon=8 Route Section：行首以行首以# #开始，段后加空行开始，段后加空行 Water title：作业的简要描述，段后加空行作业的简要描述，段后加空行 0 1 Molecular Specification：O 分子说明部分，段后通常加空行分子说明部分，段后通常加空行H 1 R1H 1 R1 2 a1R1=1.04a1=104.0 Gaussian作业的格式作业的格式% Section(link 0) 定义计算过程中的临时文件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，

8、力常数矩阵等信息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，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，此时需要将文件通常会非常大，此时需要将之分割保存之分割保存%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 内存使用控制内存使用控制%mem=n 控制运行过程中使用内存的大小控制运行过程中使用内存的大小,可以以

9、可以以W或者或者MB，GB为单位为单位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根据作业类型估算所需要内存的大小Route Section Route Section以以# 开始，开始，# 控制作业的输出控制作业的输出#N 正常输出；默认正常输出；默认 (没有计算时间的信息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

10、各种 信息信息 ( (包括执行时间数据，以及包括执行时间数据，以及SCF计算的收敛信息计算的收敛信息) )#T 精简输出：只打印重要的信息和结果。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主要由方法，基组，任务类型三部分组成方法与基组方法与基组Gaussian程序能完成的任务类型：程序能完成的任务类型：Sp单点能量计算（默认任务类型）单点能量计算（默认任务类型）ADMP&BOMP动力学计算动力学计算Opt分子几何结构优化分子几何结构优化Force计算核的受力计算核的受力Freq振动分析振动分析Stable波函数稳定性测试波函数稳定性测试I

11、rc反应途径计算反应途径计算Volume计算分子体积计算分子体积IrcMax在指定反应途径上找能量最大值在指定反应途径上找能量最大值Density=CheckPoint仅计算布居分析仅计算布居分析Scan势能面扫描势能面扫描Guess=Only仅作分子轨道初猜仅作分子轨道初猜Polar极化率和超极化率计算极化率和超极化率计算ReArchive从从.chk文件中提取存档文件中提取存档 Route Section采用自由格式，大小写不敏感采用自由格式，大小写不敏感 同一行不同项之间可以使用空格，逗号和同一行不同项之间可以使用空格，逗号和“/”连接；连接； 例：例：#p hf/6-31g scfcy

12、c=230 scfcon=8 #p,hf/6-31g,scfcyc=230,scfcon=8 关键词可以通过关键词可以通过 keyword =option,keyword(option), keyword=(option1, option2, .)，keyword( option1, option2, .)指定指定 例：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，起标识和说明作用部分必须输入，但是程序并不执行，起标识和说明作用Title SectionCharge & Multipl. 输入分子的电荷

13、和自旋多重度输入分子的电荷和自旋多重度 例：例： 电荷电荷 多重度多重度2s+1 H2O 0 1 H3O+ 1 1 NO 0 2 O2 0 2 电荷多重度部分通常也算作分子说明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，或者是二者混合 表示表示笛卡尔坐标是内坐标的一种特殊形式笛卡尔坐标是内坐标的一种特殊形式分子坐标的格式为分子坐标的格式为: 元素符号, x, y, z 元

14、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例1：使用使用HF方法，优化方法，优化 H2O2分子分子%chk=h2o2.chk%rwf=h2o2.rwf#p hf/6-31g optH2O2 energy calculation0 1 HO 1 0.9O 2 1.4 1 105.0H 3 0.9 2 105.0 1 120.0%chk=h2o2.chk%rwf=h2o2.rwf#p hf/6-31g optH2O2 energy calculation0 1H 0.000 0.000 0.000 O 0.00

15、0 0.900 0.000 O 1.350 1.262 0.000 H 1.464 1.742 -0.752 内坐标表示内坐标表示 笛卡尔直角坐标表示笛卡尔直角坐标表示上述两个作业将对上述两个作业将对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。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#p hf/6-31g optH2O2 energy calculation0 1 HO 1 r1O 2 r2 1 a1H 3 r1 2

16、 a1 1 d1r1=0.9 r2=1.4a1=105.0d1=120.0 通过对两个键长和键角使用同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一变量定义可以控制分子的对称性称性%chk=h2o2.chk%rwf=h2o2.rwf#p hf/6-31g optH2O2 energy calculation0 1 HO 1 r1O 2 r2 1 a1H 3 r1 2 a1 1 d1r1=0.9a1=105.0 变量部分变量部分 d1=120.0r2=1.4 常量部分常量部分通过设定常量，可以使程序通过设定常量，可以使程序只对分子结构进行只对分子结构进行部分部分优化优化例例2： C2H4

17、分子分子 平面形分子平面形分子# HF/STO-3G OPTC2H4 opt0 1CC 1 r1H 1 r2 2 a1H 1 r2 2 a1 3 180.0H 2 r2 1 a1 3 0.0H 2 r2 1 a1 4 0.0r1=1.32r2=1.09a1=120.0 通过通过同一个变量同一个变量控制控制C-H键长键长 把二面角定义为把二面角定义为180和和0的的常量常量 来控制分子的平面构型来控制分子的平面构型 45单点能计算（单点能计算（SP）46单点能计算关键词设置单点能计算关键词设置47输入文件格式输入文件格式48输出文件的信息输出文件的信息49输出文件的信息输出文件的信息50分子轨道

18、和轨道能级分子轨道和轨道能级51分子轨道和电荷分布分子轨道和电荷分布HOMO和LUMO轨道电荷分布52输出文件的信息输出文件的信息53核磁计算核磁计算甲烷的NMR化学位移：195.1196-199.0522-3.9 ppm54上机练习上机练习55几何构型优化（几何构型优化（OPT）56势能面（势能面（PES）57势能面（势能面（PES）将总能按泰勒级数展开58势能面（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：59势能面（势能面（PES） 通过正则变换,可以找到一组坐标i (i=1, 2, , 3N-6)使上述Hessian Matrix对角化：60寻找极小点

19、寻找极小点 几何优化默认的收敛标准：61OPT输出文件输出文件62OPT输入文件格式输入文件格式63寻找过渡态寻找过渡态64复杂体系的优化复杂体系的优化65上机练习上机练习66频率分析频率分析67频率分析输入文件频率分析输入文件68频率分析输出信息频率分析输出信息69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70频率分析输出信息频率分析输出信息频率和零点能校正因子71频率分析输出信息频率分析输出信息热化学72频率分析输出信息频率分析输出信息零点能和热能73频率分析输出信息频率分析输出信息极化率和超极化率74频率分析输出信息频率分析输出信息表征驻点的性质75频率分析输出信息频率分析输出信

20、息表征驻点的性质76上机练习上机练习77反应途径反应途径78反应途径反应途径精确的方法：IRC79反应途径反应途径用IRC方法研究反应途径的步骤:80反应途径反应途径与甲醛有关反应的途径:81反应途径反应途径第一个反应：甲醛的解离82反应途径反应途径计算过渡态能量的方法83反应途径反应途径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。84反应途径反应途径IRC计算85反应途径反应途径86反应途径反应途径第二个反应：氢迁移反应87反应途径反应途径88反应途径反应途径89计算反应的焓变计算反应的焓变90计算反应的焓变计算反应的焓变具体计算方法：91计算反应的焓变计算反应的焓变