1、 Gaussian程序入門程序入門Guassian程序功能程序功能 模型化學模型化學 模型化學的構成模型化學的構成 閉殼層和開殼層閉殼層和開殼層 閉殼層和開殼層閉殼層和開殼層 閉殼層和開殼層閉殼層和開殼層 閉殼層和開殼層 基組（Basis Set） 基組（基組（Basis Set ） 基組類型基組類型 基組類型基組類型 最小基組（最小基組（Minimal Basis Set） 分裂價基組（分裂價基組（Split Valence Basis Set） 彌散函數（彌散函數（Diffuse Function） 高角動量基組（高角動量基組（High Anglar Momenture BS） 有效核勢基

2、組（有效核勢基組（Effective Core Potential BS） 基 組半經驗方法半經驗方法半經驗方法的局限性半經驗方法的局限性Hartree-Fock理論的局限性理論的局限性電子相關和后電子相關和后SCF方法方法電子相關和后電子相關和后SCF方法方法密度泛函理論（密度泛函理論（DFT）方法）方法不同理論方法的資源消耗不同理論方法的資源消耗GaussianOverlay1Overlay9,10,11,99L101L102L122Overlay0L0L001 Gaussian 程序的結構程序的結構link0: 初始化程序，控制初始化程序，控制overlaylink1: 讀入并處理讀入并

3、處理Route Section，建立要執行的建立要執行的link列表列表link9999: 終止計算終止計算Overlay99L9999定制定制內存和硬盤內存和硬盤-M- 2MW-#- MaxDisk=400MBGaussian程序使用的內存單位程序使用的內存單位W是雙精度字，相當于是雙精度字，相當于8字節字節 2MW=16MB設置方法：設置方法：將將Default.r1文件改成文件改成default.rouGaussian 程序界面程序界面Preferences:對對Gaussian程序進行初程序進行初始化設置始化設置自定義外部文字編輯器，用來打開自定義外部文字編輯器，用來打開.out文文件

4、件link.exe所在的文件夾所在的文件夾臨時文件存放文件夾臨時文件存放文件夾Gaussian 圖形工具欄圖形工具欄開始作業開始作業 暫停當前作業暫停當前作業 當前當前link后暫停后暫停 終止當前作業和批處理終止當前作業和批處理 恢復當前作業恢復當前作業 在當前作業完成后終止批處理在當前作業完成后終止批處理 終止當前作業終止當前作業 編輯或建立批處理編輯或建立批處理 批處理專用批處理專用打開外部編輯器打開外部編輯器 編輯輸出文件編輯輸出文件 將將.chk文件轉換為文件轉換為.fch文件，這種文件，這種 文件可以使用圖形軟件打開文件可以使用圖形軟件打開 將將.fch文件還原為文件還原為.chk

5、文件文件 從指定從指定.chk文件中顯示作業的文件中顯示作業的 route section和和title 將將.chk文件轉換成文本格式文件轉換成文本格式 將以前版本的將以前版本的Gaussian產生的產生的 .chk文件轉換為文件轉換為G03的的.chk文件文件 Gaussian 程序工具程序工具 編輯批處理作業文件編輯批處理作業文件 轉換不同格式的分子結構文件轉換不同格式的分子結構文件 讀取讀取.fch文件中的數據并生成文件中的數據并生成 三維空間網格圖三維空間網格圖 利用利用.chk文件中的分子軌道，文件中的分子軌道， 生成電子密度和靜電勢的空間生成電子密度和靜電勢的空間 分布網格圖分布

6、網格圖 從從.chk文件中打印出頻率文件中打印出頻率 和熱化學數據和熱化學數據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設定作業運行的環境變量 Route Section設定作業的控制項Title作業題目電荷與自旋多重度Molecule Specification分子說明Gaussian程序的輸入文件程序的輸入文件%chk=water.chk % Section： 行首以行首以%開始，段開始，段后無空行后無空行%rwf=water.rwf#p hf/6-31g scfcyc=250 scfcon=8 Route Sect

7、ion：行首以行首以# #開始，段后加空行開始，段后加空行 Water title：作業的簡要描述，段后加空行作業的簡要描述，段后加空行 0 1 Molecular Specification：O 分子說明部分，段后通常加空行分子說明部分，段后通常加空行H 1 R1H 1 R1 2 a1R1=1.04a1=104.0 Gaussian作業的格式作業的格式% Section(link 0) 定義計算過程中的臨時文件定義計算過程中的臨時文件%chk=name.chk.chk文件在計算中記錄分子幾何構型，分子軌道，力常數矩陣等信息文件在計算中記錄分子幾何構型，分子軌道，力常數矩陣等信息%rwf=na

8、me.rwf.rwf文件主要在作業重起時使用，當計算量比較大時，文件主要在作業重起時使用，當計算量比較大時，.rwf文件通常會非常大，此時需要將文件通常會非常大，此時需要將之分割保存之分割保存%int=, %d2e=name.d2e .int文件在計算過程中存儲雙電子積分文件在計算過程中存儲雙電子積分, .d2e文件在計算過程中存儲雙電子積分的二階導數文件在計算過程中存儲雙電子積分的二階導數 內存使用控制內存使用控制%mem=n 控制運行過程中使用內存的大小控制運行過程中使用內存的大小,可以以可以以W或者或者MB，GB為單位為單位default：6000000W48MB 綜合考

9、慮到計算的需要和硬件水平，內存并非給得越多越好，最有效率的方法是綜合考慮到計算的需要和硬件水平，內存并非給得越多越好，最有效率的方法是根據作業類型估算所需要內存的大小根據作業類型估算所需要內存的大小Route Section Route Section以以# 開始，開始，# 控制作業的輸出控制作業的輸出#N 正常輸出；默認正常輸出；默認 (沒有計算時間的信息沒有計算時間的信息)#P 輸出更多信息。包括每一執行模塊在開始和結束時與計算機系統有關的各種輸出更多信息。包括每一執行模塊在開始和結束時與計算機系統有關的各種 信息信息 ( (包括執行時間數據，以及包括執行時間數據，以及SCF計算的收斂信息

10、計算的收斂信息) )#T 精簡輸出：只打印重要的信息和結果。精簡輸出：只打印重要的信息和結果。 Route Section主要由方法，基組，任務類型三部分組成主要由方法，基組，任務類型三部分組成方法與基組方法與基組Gaussian程序能完成的任務類型：程序能完成的任務類型：Sp單點能量計算（默認任務類型）單點能量計算（默認任務類型）ADMP&BOMP動力學計算動力學計算Opt分子幾何結構優化分子幾何結構優化Force計算核的受力計算核的受力Freq振動分析振動分析Stable波函數穩定性測試波函數穩定性測試Irc反應途徑計算反應途徑計算Volume計算分子體積計算分子體積IrcMax在指定反應

11、途徑上找能量最大值在指定反應途徑上找能量最大值Density=CheckPoint僅計算布居分析僅計算布居分析Scan勢能面掃描勢能面掃描Guess=Only僅作分子軌道初猜僅作分子軌道初猜Polar極化率和超極化率計算極化率和超極化率計算ReArchive從從.chk文件中提取存檔文件中提取存檔 Route Section采用自由格式，大小寫不敏感采用自由格式，大小寫不敏感 同一行不同項之間可以使用空格，逗號和同一行不同項之間可以使用空格，逗號和“/”連接；連接； 例：例：#p hf/6-31g scfcyc=230 scfcon=8 #p,hf/6-31g,scfcyc=230,scfco

12、n=8 關鍵詞可以通過關鍵詞可以通過 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部分必須輸入，但是程序并不執行，起標識和說明作用部分必須輸入，但是程序并不執行，起標識和說明作用Title SectionCharge & Multipl. 輸入分子的電荷和自旋多重度輸入分子的電荷和自旋多重度 例：例： 電荷電荷 多重度多重度2s+1 H2

13、O 0 1 H3O+ 1 1 NO 0 2 O2 0 2 電荷多重度部分通常也算作分子說明電荷多重度部分通常也算作分子說明Molecular Specification 分子說明部分主要用來定義分子核相對位置分子說明部分主要用來定義分子核相對位置分子核相對位置可以用笛卡爾坐標，內坐標分子核相對位置可以用笛卡爾坐標，內坐標(Z-matrix)，或者是二者混合，或者是二者混合 表示表示笛卡爾坐標是內坐標的一種特殊形式笛卡爾坐標是內坐標的一種特殊形式分子坐標的格式為分子坐標的格式為: 元素符號, x, y, z 元素符號 (n) 原子1 鍵長 原子2 鍵角 原子3 二面角 格式代碼 (0,180)

14、以原子在分子中的序數表示 通過右手規則確定例例1：使用使用HF方法，優化方法，優化 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 0.000 0.900 0.000 O 1.350 1.262 0.000 H 1.464 1

15、.742 -0.752 內坐標表示內坐標表示 笛卡爾直角坐標表示笛卡爾直角坐標表示上述兩個作業將對上述兩個作業將對H2O2分子的結構進行完全優化，包括所有的鍵長鍵角和二面角。分子的結構進行完全優化，包括所有的鍵長鍵角和二面角。通過將內坐標定義成變量，可以對分子結構進行部分優化通過將內坐標定義成變量，可以對分子結構進行部分優化%chk=h2o2.chk%rwf=h2o2.rwf#p hf/6-31g optH2O2 energy calculation0 1 HO 1 r1O 2 r2 1 a1H 3 r1 2 a1 1 d1r1=0.9 r2=1.4a1=105.0d1=120.0 通過對兩個

16、鍵長和鍵角使用同通過對兩個鍵長和鍵角使用同一變量定義可以控制分子的對一變量定義可以控制分子的對稱性稱性%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 變量部分變量部分 d1=120.0r2=1.4 常量部分常量部分通過設定常量，可以使程序通過設定常量，可以使程序只對分子結構進行只對分子結構進行部分部分優化優化例例2： C2H4分子分子 平面形分子平面形分子# HF/STO-3G OPTC2H4 opt0 1CC

17、 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 通過通過同一個變量同一個變量控制控制C-H鍵長鍵長 把二面角定義為把二面角定義為180和和0的的常量常量 來控制分子的平面構型來控制分子的平面構型 單點能計算（單點能計算（SP）單點能計算關鍵詞設置單點能計算關鍵詞設置輸入文件格式輸入文件格式輸出文件的信息輸出文件的信息輸出文件的信息輸出文件的信息分子軌道和軌道能級分子軌道和軌道能級分子軌道和電荷分布分子軌道和電荷分布HOMO和LUMO軌道電荷分布輸出文件的信息輸

18、出文件的信息核磁計算核磁計算甲烷的NMR化學位移：195.1196-199.0522-3.9 ppm上機練習上機練習幾何構型優化（幾何構型優化（OPT）勢能面（勢能面（PES）勢能面（勢能面（PES）將總能按泰勒級數展開勢能面（勢能面（PES） 對于多原子分子體系，其能量對位置的二階偏導數矩陣可以表示為：勢能面（勢能面（PES） 通過正則變換,可以找到一組坐標i (i=1, 2, , 3N-6)使上述Hessian Matrix對角化：尋找極小點尋找極小點 幾何優化默認的收斂標準：OPT輸出文件輸出文件OPT輸入文件格式輸入文件格式尋找過渡態尋找過渡態復雜體系的優化復雜體系的優化上機練習上機練習頻率分析頻率分析頻率分析輸入文件頻率分析輸入文件頻率分析輸出信息頻率分析輸出信息頻率分析輸出信息頻率分析輸出信息預測紅外和拉曼光譜頻率分析輸出信息頻率分析輸出信息頻率和零點能校正因子頻率分析輸出信息頻率分析輸出信息熱化學頻率分析輸出信息頻率分析輸出信息零點能和熱能頻率分析輸出信息頻率分析輸出信息極化率和超極化率頻率分析輸出信息頻率分析輸出信息表征駐點的性質頻率分析輸出信息