Gaussian软件的使用
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%mem=n
控制运行过程中使用内存的大小,可以以W或者MB，GB为单位 default：6000000W＝48MB 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
19
Route Section
➢ Route Section以# 开始，# 控制作业的输出
%chk=h2o2.chk %rwf=h2o2.rwf #p hf/6-31g opt
H2O2 energy calculation
H2O2 energy calculation
01 H O 1 0.9 O 2 1.4 1 105.0 H 3 0.9 2 105.0 1 120.0
01 H 0.000 0.000 O 0.000 0.900 O 1.350 1.262 H 1.464 1.742
40
运行界面
41
Gaussian 程序的结构
变量部分
r2=1.4
常量部分
通过设定常量，可以使程序
只对分子结构进行部分优化
34
例2： C2H4分子 平面形分子
35
# HF/STO-3G OPT
C2H4 opt
01 C C 1 r1 H 1 r2 2 a1 H 1 r2 2 a1 3 180.0 H 2 r2 1 a1 3 0.0 H 2 r2 1 a1 4 0.0
22
SCF收敛
• SCFCYC=n default=64 收敛圈数
23
opt
• 优化平衡态 opt=z-matrix 内坐标，直角坐标直 接是opt
• 优化过渡态 opt=(ts,z-matrix,noeigentest,readfc) • optcyc=n
24
freq
• Freq 频率分析计算
-转动耦合 • 电子亲和能和电离势 • 极化和超极化率（静态的
和含频的）
• 静电势和电子密度 • NMR 屏蔽和磁化系数 • 自旋-自旋耦合常数
2
几何构型的构建
GaussianView
3
例1：使用HF方法，优化 H2O2分子
4
%chk=h2o2.chk %rwf=h2o2.rwf #p hf/6-31g opt
0.000 0.000 0.000 -0.752
内坐标表示
笛卡尔直角坐标表示
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。 通过将内坐标定义成变量，可以对分子结构进行部分优化
5
%chk=h2o2.chk %rwf=h2o2.rwf #p hf/6-31g opt
H2O2 energy calculation
15
Gaussian的文件
• Gjf 计算任务文件 • Chk 临时文件 • Rwf 读写文件 • Out 输出文件
16
Gaussian程序界面和输入文件的构造
17
Gaussian作业的格式
%chk=water.chk %rwf=water.rwf #p hf/6-31g scfcyc=250 scfcon=8
30
例1：使用HF方法，优化 H2O2分子
31
%chk=h2o2.chk %rwf=h2o2.rwf #p hf/6-31g opt
%chk=h2o2.chk %rwf=h2o2.rwf #p hf/6-31g opt
H2O2 energy calculation
H2O2 energy calculation
r1=1.32 r2=1.09 a1=120.0
✓ 通过同一个变量控制C-H键长 ✓ 把二面角定义为180和0的常量
来控制分子的平面构型
36
例3： CH3F分子 分子点群C3V
37
# HF/STO-3G OPT
CH3F C3v opt
01 C F 1 r1 H 1 r2 2 a1 H 1 r2 2 a1 3 -b H 1 r2 2 a1 3 b
18
% Section(link 0)
➢ 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，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，.rwf文件通常会非常大，此时需要将 之分割保存
➢ 内存使用控制
01 H O 1 B1 O 2 B2 1 A1 H 3 B1 2 A1 1 D1
B1=0.9 A1=105.0 D1=120.0
变量部分
B2=1.4
常量部分
通过设定常量，可以使程序
只对分子结构进行部分优化
6
例2： C2H4分子 平面形分子
7
# HF/STO-3G OPT
C2H4 opt
01 C C 1 B1 H 1 B2 2 A1 H 1 B2 2 A1 3 180.0 H 2 B2 1 A1 3 0.0 H 2 B2 1 A1 4 0.0
✓ #N 正常输出；默认 (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
信息 (包括执行时间数据，以及SCF计算的收敛信息) ✓ #T 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
✓ Gaussian程序能完成的任务类型：
D1=120.0 12
1.43 1.34
1.54
例5： 呋喃分子 分子点群C2v
13
例6： 乙炔分子 直线形分子
14
练习
• 写出分子 H2C=C=O分子输入坐标 • 其中C=C: 1.35 C=O: 1.20 C-H: 1.09 • 写出苯分子内坐标 • C=C: 1.30 C-H: 1.09
32
么么么么方面
• Sds绝对是假的
%chk=h2o2.chk %rwf=h2o2.rwf #p hf/6-31g opt
H2O2 energy calculation
01 H O 1 r1 O 2 r2 1 a1 H 3 r1 2 a1 1 d1
r1=0.9 r2=1.4 a1=105.0 d1=120.0
B1=1.38 B2=1.09 A1=110.6
D1=120.0
通过常量D1来控制C3V对称性
10
例4： NH3分子 分子点群C3V
11
# HF/STO-3G OPT
NH3 C3v opt
01 N H 1 B1 H 1 B1 2 A1 H 1 B1 2 A1 3 D1
B1=0.99 A1=109.0
Sp Opt Freq Irc IrcMax Scan Polar
单点能量计算（默认任务类型） 分子几何结构优化 振动分析 反应途径计算 在指定反应途径上找能量最大值 势能面扫描 极化率和超极化率计算
ADMP&BOMP Force Stable Volume
Density=CheckPoint
Guess=Only
B1=1.32 B2=1.09 A1=120.0
✓ 通过同一个变量控制C-H键长 ✓ 把二面角定义为180和0的常量
来控制分子的平面构型
8
例3： CH3F分子 分子点群C3V
9
# HF/STO-3G OPT
CH3F C3v opt
01 C F 1 B1 H 1 B2 2 A1 H 1 B2 2 A1 3 –D1 H 1 B2 2 A1 3 D1
量量子子力力学学理理论论
组态 相互组作态用
相互作用 CI CI
超超HFHF
微扰处理 微扰处理 多组态 自多洽组场态 自洽场
26
基组的选择
27
➢ Route Section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“/”连接； 例：#p hf/6-31g scfcyc=230 scfcon=8 #p,hf/6-31g,scfcyc=230,scfcon=8
25
自洽场
价电子从头算 价电子从头算
常常 模拟从头算 用 模拟从头算 的 量用 的 量 第一原理计算
从自头洽算场 S从CF头- 算
ab inSiCtiFoab initio
分子碎片法 分子碎片法
浮动球 高浮斯动法球
从A从b头I头n算it算i法o法 高斯法 Ab Initio
子 化 学 计子 化 学 局域密度 计 局近域似密度 算 方 法算 方 法 近 似
✓ 关键词可以通过 keyword =option,keyword(option), keyword=(option1, option2, ...)，keyword( option1, option2, ...)指定
例：#p HF/STO-3G opt #p HF/STO-3G opt=(TS,readfc)
% Section： 行首以%开始，段后无空行 Route Section：行首以#开始，段后加空行
Water ennergy
title：作业的简要描述，段后加空行
01 O H 1 R1 H 1 R1 2 a1
Molecular Specification：
分子说明部分，段后通常加空行
R1=1.04 a1=104.0
分子说明部分主要用来定义原子核相对位置
➢原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 表示
➢笛卡尔坐标是内坐标的一种特殊形式 ➢分子坐标的格式为:
元素符号, x, y, z 元素符号 (n) 原子1 键长 原子2 键角 原子3 二面角
(0,180)
以原子在分子中的序数表示
01 H O 1 0.9 O 2 1.4 1 105.0 H 3 0.9ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2 105.0 1 120.0
01 H 0.000 0.000 O 0.000 0.900 O 1.350 1.262 H 1.464 1.742
0.000 0.000 0.000 -0.752
内坐标表示
笛卡尔直角坐标表示
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。 通过将内坐标定义成变量，可以对分子结构进行部分优化
28
Title Section
➢ Title部分必须输入，但是程序并不执行，起标识和说明作用
Charge & Multipl.
➢ 输入分子的电荷和自旋多重度
例：
电荷 多重度2s+1
H2O 0
1
H3O+ 1
1
·NO 0
2
电荷多重度部分通常也算作分子说明
29
Molecular Specification
01 H O 1 B1 O 2 B2 1 A1 H 3 B1 2 A1 1 D1
B1=0.9 B2=1.4 A1=105.0 D1=120.0
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 称性
%chk=h2o2.chk %rwf=h2o2.rwf #p hf/6-31g opt
H2O2 energy calculation
Roothaan
R方oo程thaan
方程
耦合
电子耦对合
梯度近似
电子对
梯度近似
独立
泛密函密度法度
Hartree-Fock Ha方rtr程ee-Fock
电子独对立 电子对
方程
D泛F函T 法 DFT
单电子近似 BoBronr-非nO-非p相O单pp相对ep电n对e论hn子e论h近i近me近i似me似r似e近r近似似
Gaussian软件的使用
1
Gaussian98/03的功能
• 分子的能量和结构 • 过渡态的能量和结构 • 振动频率 • 红外和拉曼光谱（包括
预共振拉曼）
• 热化学性质 • 成键和化学反应能量 • 化学反应路径 • 分子轨道 • 原子电荷 • 电多极矩
• 旋光性 • 振动-转动耦合 • 非谐性的振动分析和振动
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 称性
%chk=h2o2.chk %rwf=h2o2.rwf #p hf/6-31g opt
H2O2 energy calculation
01 H O 1 r1 O 2 r2 1 a1 H 3 r1 2 a1 1 d1
r1=0.9 a1=105.0 d1=120.0
r1=1.38 r2=1.09 a1=110.6
b=120.0
通过常量b来控制C3V对称性
38
例4： NH3分子 分子点群C3V
39
# HF/STO-3G OPT
NH3 C3v opt
01 N H 1 r1 H 1 r1 2 a1 H 1 r1 2 a1 3 b
r1=0.99 a1=109.0
b=120.0
ReArchive
动力学计算 计算核的受力 波函数稳定性测试 计算分子体积 仅计算布居分析 仅作分子轨道初猜 从.chk文件中提取存档
20
Gaussian 程序中的部分关键词
21
Guess（初始轨道猜测）
• Guess • Guess=read 要求从chk文件读取初始轨道猜测 • Guess=mix • Guess=alter
控制运行过程中使用内存的大小,可以以W或者MB，GB为单位 default：6000000W＝48MB 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
19
Route Section
➢ Route Section以# 开始，# 控制作业的输出
%chk=h2o2.chk %rwf=h2o2.rwf #p hf/6-31g opt
H2O2 energy calculation
H2O2 energy calculation
01 H O 1 0.9 O 2 1.4 1 105.0 H 3 0.9 2 105.0 1 120.0
01 H 0.000 0.000 O 0.000 0.900 O 1.350 1.262 H 1.464 1.742
40
运行界面
41
Gaussian 程序的结构
变量部分
r2=1.4
常量部分
通过设定常量，可以使程序
只对分子结构进行部分优化
34
例2： C2H4分子 平面形分子
35
# HF/STO-3G OPT
C2H4 opt
01 C C 1 r1 H 1 r2 2 a1 H 1 r2 2 a1 3 180.0 H 2 r2 1 a1 3 0.0 H 2 r2 1 a1 4 0.0
22
SCF收敛
• SCFCYC=n default=64 收敛圈数
23
opt
• 优化平衡态 opt=z-matrix 内坐标，直角坐标直 接是opt
• 优化过渡态 opt=(ts,z-matrix,noeigentest,readfc) • optcyc=n
24
freq
• Freq 频率分析计算
-转动耦合 • 电子亲和能和电离势 • 极化和超极化率（静态的
和含频的）
• 静电势和电子密度 • NMR 屏蔽和磁化系数 • 自旋-自旋耦合常数
2
几何构型的构建
GaussianView
3
例1：使用HF方法，优化 H2O2分子
4
%chk=h2o2.chk %rwf=h2o2.rwf #p hf/6-31g opt
0.000 0.000 0.000 -0.752
内坐标表示
笛卡尔直角坐标表示
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。 通过将内坐标定义成变量，可以对分子结构进行部分优化
5
%chk=h2o2.chk %rwf=h2o2.rwf #p hf/6-31g opt
H2O2 energy calculation
15
Gaussian的文件
• Gjf 计算任务文件 • Chk 临时文件 • Rwf 读写文件 • Out 输出文件
16
Gaussian程序界面和输入文件的构造
17
Gaussian作业的格式
%chk=water.chk %rwf=water.rwf #p hf/6-31g scfcyc=250 scfcon=8
30
例1：使用HF方法，优化 H2O2分子
31
%chk=h2o2.chk %rwf=h2o2.rwf #p hf/6-31g opt
%chk=h2o2.chk %rwf=h2o2.rwf #p hf/6-31g opt
H2O2 energy calculation
H2O2 energy calculation
r1=1.32 r2=1.09 a1=120.0
✓ 通过同一个变量控制C-H键长 ✓ 把二面角定义为180和0的常量
来控制分子的平面构型
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例3： CH3F分子 分子点群C3V
37
# HF/STO-3G OPT
CH3F C3v opt
01 C F 1 r1 H 1 r2 2 a1 H 1 r2 2 a1 3 -b H 1 r2 2 a1 3 b
18
% Section(link 0)
➢ 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，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，.rwf文件通常会非常大，此时需要将 之分割保存
➢ 内存使用控制
01 H O 1 B1 O 2 B2 1 A1 H 3 B1 2 A1 1 D1
B1=0.9 A1=105.0 D1=120.0
变量部分
B2=1.4
常量部分
通过设定常量，可以使程序
只对分子结构进行部分优化
6
例2： C2H4分子 平面形分子
7
# HF/STO-3G OPT
C2H4 opt
01 C C 1 B1 H 1 B2 2 A1 H 1 B2 2 A1 3 180.0 H 2 B2 1 A1 3 0.0 H 2 B2 1 A1 4 0.0
✓ #N 正常输出；默认 (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
信息 (包括执行时间数据，以及SCF计算的收敛信息) ✓ #T 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
✓ Gaussian程序能完成的任务类型：
D1=120.0 12
1.43 1.34
1.54
例5： 呋喃分子 分子点群C2v
13
例6： 乙炔分子 直线形分子
14
练习
• 写出分子 H2C=C=O分子输入坐标 • 其中C=C: 1.35 C=O: 1.20 C-H: 1.09 • 写出苯分子内坐标 • C=C: 1.30 C-H: 1.09
32
么么么么方面
• Sds绝对是假的
%chk=h2o2.chk %rwf=h2o2.rwf #p hf/6-31g opt
H2O2 energy calculation
01 H O 1 r1 O 2 r2 1 a1 H 3 r1 2 a1 1 d1
r1=0.9 r2=1.4 a1=105.0 d1=120.0
B1=1.38 B2=1.09 A1=110.6
D1=120.0
通过常量D1来控制C3V对称性
10
例4： NH3分子 分子点群C3V
11
# HF/STO-3G OPT
NH3 C3v opt
01 N H 1 B1 H 1 B1 2 A1 H 1 B1 2 A1 3 D1
B1=0.99 A1=109.0
Sp Opt Freq Irc IrcMax Scan Polar
单点能量计算（默认任务类型） 分子几何结构优化 振动分析 反应途径计算 在指定反应途径上找能量最大值 势能面扫描 极化率和超极化率计算
ADMP&BOMP Force Stable Volume
Density=CheckPoint
Guess=Only
B1=1.32 B2=1.09 A1=120.0
✓ 通过同一个变量控制C-H键长 ✓ 把二面角定义为180和0的常量
来控制分子的平面构型
8
例3： CH3F分子 分子点群C3V
9
# HF/STO-3G OPT
CH3F C3v opt
01 C F 1 B1 H 1 B2 2 A1 H 1 B2 2 A1 3 –D1 H 1 B2 2 A1 3 D1
量量子子力力学学理理论论
组态 相互组作态用
相互作用 CI CI
超超HFHF
微扰处理 微扰处理 多组态 自多洽组场态 自洽场
26
基组的选择
27
➢ Route Section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“/”连接； 例：#p hf/6-31g scfcyc=230 scfcon=8 #p,hf/6-31g,scfcyc=230,scfcon=8
25
自洽场
价电子从头算 价电子从头算
常常 模拟从头算 用 模拟从头算 的 量用 的 量 第一原理计算
从自头洽算场 S从CF头- 算
ab inSiCtiFoab initio
分子碎片法 分子碎片法
浮动球 高浮斯动法球
从A从b头I头n算it算i法o法 高斯法 Ab Initio
子 化 学 计子 化 学 局域密度 计 局近域似密度 算 方 法算 方 法 近 似
✓ 关键词可以通过 keyword =option,keyword(option), keyword=(option1, option2, ...)，keyword( option1, option2, ...)指定
例：#p HF/STO-3G opt #p HF/STO-3G opt=(TS,readfc)
% Section： 行首以%开始，段后无空行 Route Section：行首以#开始，段后加空行
Water ennergy
title：作业的简要描述，段后加空行
01 O H 1 R1 H 1 R1 2 a1
Molecular Specification：
分子说明部分，段后通常加空行
R1=1.04 a1=104.0
分子说明部分主要用来定义原子核相对位置
➢原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 表示
➢笛卡尔坐标是内坐标的一种特殊形式 ➢分子坐标的格式为:
元素符号, x, y, z 元素符号 (n) 原子1 键长 原子2 键角 原子3 二面角
(0,180)
以原子在分子中的序数表示
01 H O 1 0.9 O 2 1.4 1 105.0 H 3 0.9ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2 105.0 1 120.0
01 H 0.000 0.000 O 0.000 0.900 O 1.350 1.262 H 1.464 1.742
0.000 0.000 0.000 -0.752
内坐标表示
笛卡尔直角坐标表示
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。 通过将内坐标定义成变量，可以对分子结构进行部分优化
28
Title Section
➢ Title部分必须输入，但是程序并不执行，起标识和说明作用
Charge & Multipl.
➢ 输入分子的电荷和自旋多重度
例：
电荷 多重度2s+1
H2O 0
1
H3O+ 1
1
·NO 0
2
电荷多重度部分通常也算作分子说明
29
Molecular Specification
01 H O 1 B1 O 2 B2 1 A1 H 3 B1 2 A1 1 D1
B1=0.9 B2=1.4 A1=105.0 D1=120.0
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 称性
%chk=h2o2.chk %rwf=h2o2.rwf #p hf/6-31g opt
H2O2 energy calculation
Roothaan
R方oo程thaan
方程
耦合
电子耦对合
梯度近似
电子对
梯度近似
独立
泛密函密度法度
Hartree-Fock Ha方rtr程ee-Fock
电子独对立 电子对
方程
D泛F函T 法 DFT
单电子近似 BoBronr-非nO-非p相O单pp相对ep电n对e论hn子e论h近i近me近i似me似r似e近r近似似
Gaussian软件的使用
1
Gaussian98/03的功能
• 分子的能量和结构 • 过渡态的能量和结构 • 振动频率 • 红外和拉曼光谱（包括
预共振拉曼）
• 热化学性质 • 成键和化学反应能量 • 化学反应路径 • 分子轨道 • 原子电荷 • 电多极矩
• 旋光性 • 振动-转动耦合 • 非谐性的振动分析和振动
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 称性
%chk=h2o2.chk %rwf=h2o2.rwf #p hf/6-31g opt
H2O2 energy calculation
01 H O 1 r1 O 2 r2 1 a1 H 3 r1 2 a1 1 d1
r1=0.9 a1=105.0 d1=120.0
r1=1.38 r2=1.09 a1=110.6
b=120.0
通过常量b来控制C3V对称性
38
例4： NH3分子 分子点群C3V
39
# HF/STO-3G OPT
NH3 C3v opt
01 N H 1 r1 H 1 r1 2 a1 H 1 r1 2 a1 3 b
r1=0.99 a1=109.0
b=120.0
ReArchive
动力学计算 计算核的受力 波函数稳定性测试 计算分子体积 仅计算布居分析 仅作分子轨道初猜 从.chk文件中提取存档
20
Gaussian 程序中的部分关键词
21
Guess（初始轨道猜测）
• Guess • Guess=read 要求从chk文件读取初始轨道猜测 • Guess=mix • Guess=alter