《Gaussian入门》

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gaussian相关基础知识

1“零点能”是指：量子在绝对温度的零点下仍会保持震动的能量，这个振动幅度会随着温度增加而加大。

“零点能”就是原子核旋转惯性能。

我们生活生产除核中子间斥力能外都是利用的核旋能，包括身体发热所需能量等，当然也包括燃烧、发光、发热和“磁”线圈产生的“磁力”。

零点能是对分子的电子能量的矫正，表明了在0K 温度下的分子的振动能量对电子能量的影响。

当比较OK 时的热动力学性质时，零点能需要被加到总能量中。

2密度泛函理论的基本原理是: 体系的基态能量是由电子的密度唯一确定的,其基本方程为Kohn-Sham方程, 它与HF方程在形式上完全一样, 只不过是用交换相关泛函代替HF的交换部分而已.在原理上是可以精确计算的,如果可以确定它的精确泛函的话。

但是, 由于其泛函没有一套系统的方法来逼近精确泛函，因此其必须从经验来确定泛函.这就是DFT近似的根源。

3 当体系变的松散时，ab initio 和DFT 基本上得不到最稳定的结构，你可以先用分子力学去优化一下。

或者你需要固定的原子是不是太大，如果可以作为环境处理的话，可以考虑QM/MM。

另外，初次优化基组不要用太大，逐步提高。

4如果你计算freq有个很小的虚频，可以用改变网格来消虚频。

默认的网格是75302，加入这个命令是指定99590网格。

5 L9999 出错就是说在默认的循环次数里未完成所要求的工作,无法写输出文件。

6一般地，优化所得驻点的性质（极小点还是过渡态）要靠频率来确定；而对过渡态，要确定反应路径（即到底是哪个反应的过渡态）必需要做IRC 了，不然靠不住的（往往用QST 找到的过渡态并不一定就是连接输入反应物和产物的过渡态）。

7在我们用QST2 或QST3 来优化过渡态时，需输入反应物和产物，实际上反应物和产物的输入顺序是没有关系的。

就是说，先输反应物后输产物和先输产物后输反应物得到的是同样的过渡态。

这也好理解，QST2 里对过渡态的初始猜测实际上是程序自动将输入的反应物和产物的各变量取个平均，所以输入顺序是没有关系的。

新手友好：高斯09计算DFT中HOMO与LUMO轨道方法

新手入门：Gaussian09通过DFT优化分子结构计算出HOMO/LUMO 轨道基础教程(零基础小白操作指南)所需软件：化学硕士研究生理论计算纯手打经验分享，制作人：坑里的铁蛋菌1.创建打开，File→New→Creat new molecule group在创建面板画出所需计算分子式（以苯环为例）。

图1-1菜单栏图1-2画图界面2.计算菜单栏：依次选择Caculate→Gaussian calculation set up→job type:选择opt+Frep图1-3job type参数Method选择参数如下图：图1-4Method参数其中Basis set中计算方法可根据自身情况选择，图示参数为最简化计算方法。

Method之后的参数系统默认即可，不影响计算结果。

图1-5其它参数界面Submit提交；会提示保存，根据提示界面进行保存（注意保存路径必需全英文）；保存文件后弹出转向高斯对话框,点击OK,跳出高斯计算对话框；等待计算结束（计算过程中保持Gauss09Revision计算对话框进行中，Gauss view09可关闭不影响计算）图1-6提交界面图1-7提示保存图1-8保存路径全英文图1-9保存文件后弹出转向高斯对话框图1-10高斯开始计算计算完成，对话框弹出，选择是关闭对话框。

图1-11计算完成弹出对话框3.数据分析打开存储路径，计算完成后，共生成三个文件.图1-12存储路径打开Gauss view09，将后缀为.chk的文件拖入其中。

可以得到经过优化的结构。

图1-13结构优化后的苯环进入菜单栏Edit-->MOs选项，得到窗口如图1-15图1-14MOs选项选中visualize-->单击update，将开始进行电子云渲染。

图1-15MOs点击后呈现页面图1-16电子云渲染4.数据加工渲染结束后，对话框中呈现出HOMO与LUMO轨道的空间电子云分布图，可进行具体分析，单机轨道旁的小方块对HOMO和LUMO轨道进行切换。

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结果分析
对计算结果进行分析，如能量分解、轨道分析、电荷分布等。
结果导出
将计算结果导出为其他软件格式，如Xyz、Pdb等，以便在其他软件中进行进一步分析。
03
Gaussian软件进阶使用
高级计算方法
1 2 3
MP2方法
MP2方法是基于Hartree-Fock自洽场方法的二阶Møller-Plesset微扰理论，适用于计算相对精确的基态能量和电子相关效应。
反应机理研究案例
总结词
利用Gaussian软件进行反应机理研究，涉及反应路径计算、过渡态寻找和动力学模拟等。
详细描述
反应机理研究对于理解化学反应的本质和过程至关重要。Gaussian软件提供了反应路径计算和过渡态寻找的方法，可以确定反应的最低能量路径和关键中间体。动力学模拟可以帮助研究反应速率和反应机制，为实验设计和改进提供理论支持。
计算材料性质
02
材料模拟可以计算材料的电子结构、光学性质、力学性质、热
学性质等。
模拟软件
03
常用的材料模拟软件包括VASP、Quantum ESPRESSO和
CASTEP等。
04
Gaussian软件常件计算中最常见的问题之一，通常表现为计算无法完成或结果不准确。
1990年代
Gaussian软件不断更新和完善，逐渐成为广泛使用的量子化学计算软件。
2000年代至今
Gaussian软件持续发展，不断推出新版本，支持更多的理论方法和基组，应用领域也不断扩大。
02
Gaussian软件基本操作
文件操作
打开文件
使用“File”菜单中的 “Open”选项打开Gaussian 输入文件(.gjf或.gjfx)或输出文

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Gaussian软件的发展历程
• Gaussian软件的发展历程可以追溯到上世纪80年代，自1980年代中期以来，Gaussian软件不断推出新的版本，并逐渐实现了从单一的量子化学计算软件到计算化学综合平台的转变。目前，Gaussian软件已经成为全球使用最广泛的计算化学软件之一。
Gaussian软件的主要功能和应用领域
06
参考文献
参考文献
Gaussian 09, Revision A.01, Mopac 2012, and associated
tutorials and examples.
Gaussian 09, Revision A.01, Mopac 2012, and associated
tutorials and examples.
依据。
金属表面的结构和性质研究
要点一
总结词
Gaussian软件可用于金属表面结构的研究，预测表面形貌、电子结构以及化学反应活性等性质。
要点二
详细描述
借助Gaussian软件，科研人员可以模拟金属表面的电子云分布、能带结构以及化学反应活性等性质，为催化剂设计、能源存储与转化等应用提供理论支持。
Gaussian培训
2023-11-12
目录
• Gaussian软件概述 • Gaussian计算方法介绍 • Gaussian软件操作流程 • Gaussian软件应用实例 • Gaussian软件的优缺点及未来发展 • 参考文献
01
Gaussian软件概述
Gaussian软件简介
• Gaussian软件是一款广泛应用于计算化学领域的软件，由美国 Gaussian公司开发。它提供了一系列的计算化学工具，包括分子建模、量子化学计算、分子动力学模拟等，被广泛应用于药物设计、材料科学、能源研究等领域。

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Gaussian软件简介
软件概述
Gaussian软件是一款广泛应用于计算化学领域的计算程序，主要用于分子构型优化、势能面扫描、反应动力学模拟等计算模拟。
Gaussian软件基于量子力学原理，采用从头算和密度泛函理论等方法，能够模拟分子的结构和性质，为化学科研工作者提供重要的理论依据和工具。
够预测反应能否发生及反应途径。
在材料科学中的应用
电子结构和性质
使用Gaussian软件计算材料的电子结构和性质，有助于研究其物理和化学性质。
晶体结构和能带结构
通过Gaussian软件模拟材料的晶体结构和能带结构，有助于研究其光电、热学等性质。
材料设计和优化
利用Gaussian软件进行材料设计和优化，能够提高材料的性能并开发出新的材料。
ห้องสมุดไป่ตู้
03
Gaussian软件高级功能介绍
分子构型优化
总结词
分子构型优化是一种计算方法，用于寻找分子的最低能量构象。
详细描述
通过分子构型优化，可以确定分子的稳定构象和最低能量构象。该方法基于量子力学原理，使用迭代方法来逐渐优化分子的几何结构，以获得最低的总能量。
势能面扫描
总结词
势能面扫描是一种计算方法，用于在给定的坐标轴上扫描分子的能量表面，以确定分子的能量最小值。
软件安装问题
总结词
Gaussian软件的安装过程中可能会遇到各种问题，例如安装程序无法运行、安装后无法启动等。
详细描述
在安装Gaussian软件时，可能会因为操作系统环境、权限设置等问题导致安装程序无法正常运行。同时，安装成功后，也可能会因为环境变量、权限设置等问题导致软件无法正常启动。
计算精度问题
在药物设计领域，Gaussian软件可以用于研究药物分子的作用机制、药物与靶点之间的相互作用等。

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参数的选择和设置
输入文件参数
在使用Gaussian进行计算时，需要正确设置输入文件参数，包括计算类型、分子结构、计算方法等。
软件参数设置
Gaussian软件中存在许多参数选项，需要根据具体的计算需求进行相应的设置，如收敛标准、截断能等参数，以确保计算结果的准确性和可靠性。
06
参考资料
参考资料一：Gaussian入门指南
计算设置的调整
方法选择
根据不同的计算类型选择相应的方法，如分子力学、量子力学等。
基组选择
根据计算的精度要求选择合适的基组，如DFT、MP2等。
收敛标准
控制计算结果的稳定性和精度，通常需要多次尝试不同的收敛标准以找到最佳结果。
输出结果的解析
结果概述
能量分析
几何结构
频率分析
包括计算类型、方法、基组、优化目标等信息。
软件要求
Gaussian软件需要安装于Windows、Linux或Mac OS操作系统中，同时需要具备相应的软件环境，如 Fortran编译器、Python解释器等。
安全性和效率问题
安全性
在使用Gaussian进行计算时，需要注意数据的保密性和完整性，采取措施防止计算结果被篡改或窃取。
效率问题
Gaussian软件计算量大，需要耗费大量时间和计算资源，因此在使用过程中需要注意效率问题，采用有效的计算方法和参数设置来提高计算速度。
分子构型优化
通过寻找最低能量的分子构型，为分子的稳定性和化学反应机理提供依据。
能量计算
计算析
模拟分子的振动光谱，包括红外光谱、核磁共振谱等。
势能面扫描
在给定的坐标轴上扫描构型，寻找势能面的最低点或反应通道。

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打开外部编辑器
编辑输出文件
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Gaussian 程序工具
将.chk文件转换为.fch文件，这种文件可以使用图形软件打开
将.fch文件还原为.chk文件
从指定.chk文件中显示作业的 route section和title
将.chk文件转换成文本格式
将以前版本的Gaussian产生的 .chk文件转换为G03的.chk文件
Volume
计算分子体积
IrcMax 在指定反应途径上找能量最大值 Density=CheckPoint
Route Section
➢ Route Section以# 开始，# 控制作业的输出
✓ #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。
%int=name.int, %d2e=name.d2e
.int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
➢ 内存使用控制
%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《G并au非ssi给an入得门越》多越好，最有效率的方法是
分子说明部分，段后通常加空行
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% 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

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✓ 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
✓ 关键词可以通过 keyword =option,keyword(option), keyword=(option1, option2, ...)，keyword( option1, option2, ...)指定
ADMP&BOMP Force Stable Volume
Density=CheckPoint
Guess=Only
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
➢ Route Section采用自由格式，大小写不敏感
Preferences: 对Gaussian程序进行初始化设置
➢自定义外部文字编辑器，用来打开.out文件 ➢link.exe所在的文件夹 ➢临时文件存放文件夹
Gaussian 图形工具栏
批处理专用
开始作业暂停当前作业当前link后暂停恢复当前作业终止当前作业
终止当前作业和批处理在当前作业完成后终止批处理编辑或建立批处理
% 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
%int=name.int, %d2e=name.d2e
➢ Route Section主要由方法，基组，任务类型三部分组成

高斯操作讲义

#n b3lyp/6-311G** geom=check guess=read opt freq b3lyp — 计算方法:密度泛函方法 6-311G**— 基组,等价于6-311G(d,p)
最小基组: 最小基组:STO-3G,每个原子轨道有三个高斯函数线性组合获得劈裂价键基组:常见的有3-21G,4-21G,4-31G,6-31G,6-311G 劈裂价键基组: 极化基组: 极化基组:在劈裂价键基组的基础上添加更高能级原子轨道所对应的基函数
1 hartree=27.2114 eV=627.5095 kcal/mol=2625.500KJ/mol
出现虚频
The End
�
计算完成
检查计算结果
Normal termination of Gaussian 03 at Tue Apr 06 08:19:33 2010.
编辑→查找exact GaussView查看
输出文件中的信息
编辑→查找编辑查找freq,定位到第三个查找 ,定位到第三个freq
对称性信息
geom=check guess=read— 高斯读取check文件中最后的构型信息,
并且读取构型的初始波函数用于下一步计算的初始猜测
opt freq— opt表示结构优化,freq表示对优化的频率做结构检查
绘制构型
绘制构型
Water.gjc
打开输入文件
开始
直接把文件拖入空白处
开始
程运行中
Gaussian 03
操作法讲义
Gaussian的功能
分子构型的优化能量的计算电荷和电荷密度偶极矩热力学参数光谱计算等
高斯输入文件
Link0命令行计算执行路径标题行电荷与多重度

清华Gaussian入门3

在 Chem3D 直接创建的输入文件（C2H6-631ss.GJF）上原子位置用笛卡儿坐标描述
用 Chem3D 直接创建的输入文件的最大优点是：若对象是中性分子则文件被 G98W 读入后不经修改也可直接运行，这为不打算致力精通 G98W 软件而又急于运用程序进行不太复杂的计算的用户提供了很大的方便。因为不必查阅手册、掌握基本命令和关键词通常也能达到“瞎猫逮死耗子”的目的。然而，根据计算作业的特殊需要， Gaussian 的许多关键词均设置多种选项（Option）， Chem3D 不能提供这些丰富的功能，因此，创建的文件只能适用于常规的计算项目。另外，Chem3D 直接创建的输入文件采用的是笛卡儿坐标，无法施加分子对称性限制条件，故不适用于时对于对称性较高分子的几何优化计算。对于已具备计算量子化学基础知识的用户，推荐采用经 Chem3D 购建和预优化的分子先保存为 *.PDB 文件，然后再用 G98W 的 Utilities→NewMat 命令创建输入文件（见 5.2.1 节）。在图 5-18 的界面状态下用这种方法产生的输入文件如图 5-24 所示。
%Chk=Untitled-2.chk # RHF/6-31G(d,p) Opt(Tight) Pop=(Minimal) Untitled-2 0 C C H H H H H H 0 0 0 0 0 0 0 0 1 -0.752000 0.751984 -1.153000 -1.156998 -1.160004 1.152985 1.159988 1.156982 Test
ACCH ACCH ACCH ACCH ACCH ACCH
H3 -120. 0 H3 120. 0 H3 180. 0 H3 60. 0 H3 -60. 0

Gaussian基础课件

Gaussian输入文件
Link 0命令段
计算资源控制信息
Gaussian09可以控制程序对系统资源的使用，一般主要指定使用系统内存大小和使用CPU个数，在使用 Linda跨节点并行是还要指定使用哪几个节点。
1. 内存控制：
可以通过%mem控制程序最大占用内存数量，如 %mem=100MW
2. CPU控制：：对不同元素定义不同基组
1. 假设某分子有C、H、O、N、Ni和Fe六种元素 2. 拟对不同元素使用不同Gaussian09自带的基组。
a. 在Route部分输入Gen关键词 b. 如果使用了赝势基组，还需要添加pseudo=read 关键词或者将Gen关键词变成Genecp（等同于 Gen与pseudo=read的组合） c. 在结尾输入与如下部分类似的信息：
Gaussian输入文件
Route部分
以#符号开始，指定计算中用到的关键词及其可选项，可以写入计算使用的方法、基组、要分析的性质、计算的算法等；关键词的输入不分先后但不能重复，对一些常用的关键词组合（如Opt和Freq），程序会自动先执行需要在前面运行的计算。关键词可以写在连续的数行中，Route部分以一个空行结束。每个关键词需要用到的选项要成组的写入紧跟在关键词后的圆括号中。
支持坐标格式：
Gaussian输入文件
Gaussian的坐标体系
输入结构部分可以采用很多种形式；但不论输入结构使用什么格式， Gaussian计算中，程序会将其转化成指定的格式：
1. 2. 量子化学计算部分：冗余内坐标分子力学计算部分：直角坐标
内坐标
A1 R1
R2
Gaussian输入文件
0.0000 0.0000 -0.0000

Gaussian 98 for Windows 程序使用入门

三、G98W 的安装和软件的补钉、升级 ······························································
3.1 硬盘分区方案 ············································································································ 3.2 安装软件 ··················································································································· 3.3 G98W 的补钉和升级 ·······························································································
二、G98W 对硬件和操作系统的要求 ··································································
2.1 硬件环境 ··················································································································· 2.2 操作系统 ···················································································································

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问题3
导入模型或数据后，发现存在格式或数据错误。
问题2
在运行计算时，程序无响应或出现错误。
问题4
需要设置计算参数，但不清楚如何进行设置。
软件问题解决方案
解决方案1
检查软件安装文件是否完整，确保安装过程中没有缺失必要的文件。
解决方案2
尝试升级或重新安装软件，有可能是版本不稳定或与操作系统不兼容导致的问题。
熟悉各个面板的高级操作，如设置和调整模型参数、查看和编辑计算结果等；
掌握如何使用图形化界面进行文件管理和数据处理，如创建和管理项目、导入和导出数据等；
掌握如何使用图形化界面进行分子模型的操作，如添加、删除、修改分子组件等。
自定义功能高级操作
熟悉Gaussian软件的自定义功能，如创建自定义命令、编写Python脚本等；
THANK YOU.
捷键Ctrl+A、Ctrl+D来添加或删除原子和键。
02
修改原子属性
可以使用“Edit”菜单下的“Atom”命令，或者使用快捷键
Ctrl+Shift+A来修改原子属性，如符号、编号、坐标等。
03
修改键属性
可以使用“Edit”菜单下的“Bond”命令，或者使用快捷键
Ctrl+Shift+B来修改键属性，如类型、长度、能量等。
视图操作
放大/缩小
可以使用“View”菜单下的“Zoom”命令，或者使用快捷键Ctrl+Plus/Ctrl+-来放大或缩小视图。
平移
可以使用“View”菜单下的“Pan”命令，或者使用快捷键Ctrl+Shift+Plus/Ctrl+Shift+-来平移视图。

Gaussi an 量子化学计算技术与应用

Gaussi an 量子化学计算技术与应用Gaussian 是做半经验计算和从头计算使用最广泛的量子化学软件，可研究诸如分子轨道，结构优化，过渡态搜索，热力学性质，偶极矩和多极矩，电子密度和电势，极化率和超极化率，红外和拉曼光谱，NMR，垂直电离能和电子亲合能，化学反应机理，势能曲面和激发能 QM/MM 计算等化学领域的许多课题。

应用非常广泛，而且易于上手。

一、理论计算化学理论及相关程序入门1 理论计算化学简介1.1 理论计算化学概述1.2 HF理论及后HF方法(高精度量化方法)1.3 密度泛函理论和方法1.4 不同理论计算方法的优缺点及初步选择1.5 基组及如何初步选择基组2 Gaussian安装及GaussView安装及基本操作2.1 Gaussian安装及设置（Win版和Linux版）2.2 GaussView安装及设置2.3 GaussView使用及结构构建3 Linux、Vi编辑器等及Gaussian基本介绍3.1 学习Linux基本命令及Vi编辑器3.2 详细认识输入文件和输出文件（Win和Linux）3.3 构建Gaussian输入文件并提交任务二、Gaussian专题操作及计算实例4 Gaussian专题操作Ⅰ：（均含操作实例）4.1 结构几何优化及稳定性初判4.2 单点能（能量）的计算及如何取值4.3 开壳层与闭壳层计算4.4 频率计算及振动分析(Freq)4.5 原子受力计算及分析（Force）4.6 溶剂模型设置及计算（Solvent）5 Gaussian专题操作Ⅱ：（均含操作实例）5.1 分子轨道、轨道能级计算及查看5.2 HOMO/LUMO图的绘制5.3 布居数分析、偶极矩等计算及查看5.4 电子密度、静电势计算及绘制（SCF、ESP）5.5 自然键轨道分析（NBO）三、 Gaussian进阶操作及计算实例6 Gaussian进阶操作I：势能面相关（均含操作实例）6.1 势能面扫描 (PES)6.2 过渡态搜索（TS和QTS）6.3 反应路径IRC等6.4 反应能垒：熵，焓，自由能等7 Gaussian进阶操作II：——各类光谱计算及绘制（均含操作实例）7.1 紫外吸收，荧光和磷光7.2 红外光谱IR7.3 拉曼光谱RAMAN7.4 核磁共振谱NMR7.5 电子/振动圆二色谱（ECD/VCD）7.6 外加电场与磁场(Field)8 Gaussian进阶操作III：——激发态专题8.1 垂直激发能与绝热激发能8.2 垂直电离能与电子亲和能8.3 重整化能（重组能）8.4 激发态势能面8.5 激发态能量转移（EET）8.6 自然跃迁轨道（NTO）8.7 激发态计算方法讨论9 Gaussian进阶操作IV：——高精度和多尺度计算方法9.1 多参考态(CASSCF)方法及操作9.2 背景电荷法9.3 ONIOM方法与QM/MM方法及操作9.4 结合能（ Binding Energy ）和相互作用能（包含BSSE 修正，色散修正等）9.5 非平衡溶剂效应及其修正四、 Gaussian计算专题与实践应用10 Gaussian综合专题I：Gaussian报错及其解决方案10.1 如何查看报错及解决Gaussian常见报错10.2 专项：SCF不收敛解决方案10.3 专项：几何优化不收敛（势能面扫描不收敛）解决方案10.4 专项：消除虚频等解决方案10.5 专项：波函数稳定性解决方案11 Gaussian综合专题II：常用密度泛函和基组分类、特点及选择问题11.1 Jacobi之梯下的交换相关能量泛函11.2 常见交换相关泛函优缺点及用法11.3 长程修正泛函、色散修正泛函等11.4 常见基组特点及用法选择（自定义基组等，基组重叠误差等）12 Gaussian文献I: 聚集诱导荧光（AIE）和激发态分子内质子转移（ESIPT）12.1 聚集诱导荧光(AIE)与聚集诱导猝灭（ACQ）12.2 激发态质子转移ESIPT12.3 晶体结构及分子建模12.4 QM/MM与ONIOM计算12.5 重整化能，圆锥交叉及质子转移(文献：Dyes and Pigments Volume 204, August 2022, 110396 )13 Gaussian文献专题II: 热激活延迟荧光(TADF)13.1 热激活延迟荧光TADF机理13.2 分子内能量转移Jablonski图13.3 旋轨耦合与各类激发能13.4 辐射速率、非辐射速率、（反）系间穿越等13.5 评估荧光效率（文献： ACS Materials Lett. 2022, 4, 3, 487–496 ）14 其他量化软件简介及总结Molcas/Molpro, Q-chem, lammps, Momap, ADF, Gromacs等详情：【腾讯文档】Gaussian量子化学、LAMMPS分子动力学课程。

Gaussian03程序入门和输入文件的构造

0
2
O2
0
2
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 [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1：使用HF方法，优化 H2O2分子
%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
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
%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
Overlay9,10,11,99 Overlay99 L9999
定制内存和硬盘
-M- 2MW -#- MaxDisk=400MB
Gaussian程序使用的内存单位W 是双精度字，相当于8字节
2MW=16MB
设置方法：
将Default.r1文件改成default.rou

2-基础 Gaussian 03

B3LYP
Covalent bond Hydrogen bond van der Waals Good Poor Bad
电子相关方法
更为精确计算应该包含更多的相关能项： Gaussian中包含的高级相关能方法： CIS，CISD； CCSD，QCI，QCISD，CASSCF等方法
CCD 和 CCSD
DFT理论
体系的能量可以写成如下几项的加和形式：
E E T E V E J E XC
ET
V J 动能; E 核-电子吸引势能 ; E 电子-电子势能; E XC 交换-相关作用能
除了 E V ，所有项都是电子密度的泛函。 J 由下式给出： E
EJ
的动态相关能。
1 (r1 )(r12 ) 1 (r2 )dr1dr2 2
| H0 |
|V |
( 0)

E
E
(0)
(1)
( 0)
( 0)

( 0)
E（0）和E（1）的和实际上是体系的HF能量：
E
(1)
(0)
| H0 |
(0)
|V |
(0)

( 0) | H 0 V | ( 0) E HF
二级微扰能量是：
E ( 2)
只有双取代的
北京宏剑讯科软件技术有限公司 Beijing Hong-cam Software Technologies Ltd
运算方法可分为四大类：
分子力学方法：UFF, Amber, DREIDING
半经验方法：AM1，PM3等
密度泛函方法：B3LYP，PW91等从头算方法：HF，MPn , CCSD, CIS CISD，CASSCF等

Gaussian程序使用入门

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
%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
% 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
%int=name.int, %d2e=name.d2e
r1=0.9 r2=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
01 H O 1 r1 O 2 r2 1 a1 H 3 r1 2 a1 1 d1
.int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
➢ 内存使用控制
%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
Preferences: 对Gaussian程序进行初始化设置

《Gaussian培训》PPT课件

冻结核近似
• • • • • FC=FREEZEN CORE 相关能计算中不考虑内壳层轨道的贡献要考虑内壳层轨道的贡献用FULL 指定相关能计算轨道，用RW或Window FC，Full，RW 和Window是互不相容的。
MP2（FC）:表示MP2方法下相关能的计算不考虑内壳层轨道的贡献 MP2（FULL）:表示MP2方法下相关能的计算考虑所有轨道的贡献 MP2（FreezenNobleGasCore）= MP2(FrzNGC) MP2(FreezenInnerNobleGasCore)=MP2(FrzINGC)
Gaussian 培训
张祥
G03W的一些设置
GAUSSIAN03的批处理
Default.Rou设置
• 在Scratch文件夹中的Default.Rou文件中设置3程序运行的省缺参数： • -M- 200MW
• -P- 4 • -#- MaxDisk=10GB • -#- SCF=Conventional or Direct • -#- MP2=NoDirect or Direct • -#- OPTCYC=200 • -#- SCFCYC=200 • -#- IOPs 设置如iop（2/16=1）
• 自洽场：
SCF Done: E(RHF) = -40.2089173552 A.U. after 1 cycles 自洽场收敛 Convg = 0.3754D-11 -V/T = 2.0014 自洽场收敛判据值和维里系数 S**2 = 0.0000 自旋平方
维里系数应该为2（一般计算的值都会接近这个数）计算的自旋平方值应该很接近理论值，不然自旋污染会比较严重。
--------------------------------------------------------------------Center Atomic Atomic Coordinates (Angstroms) Number Number Type X Y Z --------------------------------------------------------------------1 6 0 0.000000 0.000000 0.000000 2 1 0 0.000000 0.000000 1.090183 3 1 0 1.027835 0.000000 -0.363394 4 1 0 -0.513917 -0.890131 -0.363394 5 1 0 -0.513917 0.890131 -0.363394 ---------------------------------------------------------------------

Gaussian入门技巧一（自旋多重度）

Gaussian⼊门技巧⼀（⾃旋多重度）
关于⾃旋多重度
定义: 多重度＝2S+1, S=n*1/2,n为单电⼦数。

所以，关键是单电⼦的数⽬是多少。

当有偶数个电⼦时，例如 O2，共有16个电⼦，那么单电⼦数⽬可能是0，即8个alpha和8个beta电⼦配对，对应单重态，但是也可能是有9个α电⼦和7个β电⼦，那么能成对的是7对，还剩2个α没有配对，于是n=2,对应的是多重度3。

同理还可以有多重度5，7，9， ...⼀般⽽⾔,是多重度低的能量低,最稳定,所以,⼀般来说,偶数电⼦的体系多重度就是1。

但是也有例外，例如O2就是⼀个⼤家都知道的例⼦，它的基态是三重态，其单重态反⽽是激发态。

所以对于未知的体系，还是算⼏个保险⼀点，看哪个能量更低。

总结⼀下：
电⼦数⽬是偶数，未成对电⼦数⽬n=0,2,4,6,...⾃旋多重度是1,3,5,7,...
电⼦数⽬是奇数，未成对电⼦数⽬n=1,3,5,7,...⾃旋多重度是2,4,6,8,...
多数情况是多重度低的能量低，有时（特别是有“磁”性的时候，例如顺磁的O2，以及Fe啊什么的），可能会⾼多重度的能量低，所以需要都算算，看哪个能量更低。