量子化学计算方法课件

基组的密度泛函理论来研究固体及表面的构型以及
动力学过程；
CASTEP： MS软件模块之一，与VASP程序类似；
Dmol:
MS软件模块之一，主要用于有限尺度体系电子结
构研究；
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计算过程
1 .文 献 调 研
当前的研究状况，包括实验和理 论研究现状、已解决和尚未解决 的问题
2 .确 定 计 算 目 的
采用理论方法要解决的问题
3 .计 算 模 型 的 构 造
化合物构型的确定，具体途径包 括：利用实验测定结果、或者采 用软件进行构造等
4 .计 算 方 法 和 程 序 的 选 取
根据现有的计算条件、模型的大 小以及所要解决的问题，选择可 行的计算方法和相应程序
对计算结果进行加工和提取有用
5 .计 算 结 果 的 分 析 和 整 理
的信息，一般包括构型描述、 能量分析、轨道组成、电荷和成
键量分子析化学等计算，方并法 与实验结果比较
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计算模型和方法的选取是保证计算结果可靠性的关键，
理想的情况是：1.所选取的计算模型与实际情形一致；2.采用
高级别的计算方法。但是，由于受到计算软硬件的限制，在多数
情况下，很难同时做到上述两点要求，实际操作中，当计算模
型较大时，只能选择精确度较低的计算方法，只有对较小的模
型才能选取高级的计算方法。
因此，当确定了一种计算模型和方法后，最好对其进行验证，
以保证计算结果的可靠性。假设当前的研究对象是化合物A，
可通过下列途径进行验证：
1. 与A化合物现有实验结果之间的比较；
2. 若无实验方面的报道，可对与A类似的化合物B进行研究，此
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计算原理
基于从头算或第一性原理方法 (ab initio/first principles) Gaussian、ADF、Dalton、Gamess、 Crystal、VASP、Wien、Dmol等
软件分类
研究对象
基于半经验或分子力学方法 MOPAC、EHMO、NNEW3等
有限尺度体系(分子、簇合物等) Gaussian、ADF、Dalton、 Gamess、MOPAC、EHMO等
时以B的实验结果作为参照；
3. 当上述方法行不通时，可以采用较大模型和较为高级的计算
方法得到的计算结果作为参照，该方法主要用于系列化合物
的研究：如对A1, A2, A3，先用大模型和基组对A1进行研究，
然后以该结果为参照，确定计算量适中的模型和方法并应用
于A1,A2,A3。
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Gaussian03程序的使用
辑(该文件内容为默认情况下，计算所花费的内存及硬盘大小)
d.运行bsd/install，自动配置并行计算环境
注：对Linux平台，运行g03时，需注意权限问题，可用chmod 命令更改权限，将所安装的g03对所有用户开放。
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2.G03程序的运行：
(1).对Windows平台： a.对于刚安装好的g03，先检查环境设置情况：
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以及分子力学等多种方法，可适用于不同尺度的
有限体系，除了部分稀土和放射性元素外，它可
处理周期表中其它元素形成的各种化合物；
Crystal 98/03： 该软件由意大利都灵大学理论化学研究所开发，
采用基于原子轨道线性组合的从头算方法来研究
固体及表面的电子结构；
VASP:
该软件由奥地利维也纳大学开发，采用基于平面波
相应网址: www.gaussian.com
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简介
量子化学软件目的在于将量子化学复杂计算 过程程序化，从而便于人们的使用、提高计算 效率并具有较强的普适性。
绝多数量子化学程序是采用Fortran语言编 写的(Fortran 77或Fortran 90)，通常由上万行 语句组成。
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无限周期重复体系(晶体、固体
表面、链状聚合物等)
Crystal、NNEW3、VASP、Wien
等
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本研究室目前常用的量化软件：
Gaussian 98/03: 由Pople等人编写，经过几十年的发展和完善，
该软件已成为国际上公认的、计算结果具有较高
可靠性的量子化学软件，它包含从头算、半经验
器上将已安装好的G03直接拷贝到本机，但需设置运行环境。
对Baidu Nhomakorabeainux平台：
a.若G03是经过压缩过的(文件结尾为gz)，用gunzip命令解压：
例如： gunzip g03.linux.tar.gz
b.若G03是打包的(文件结尾为tar)，用tar命令将其释放：
例如： tar xvf g03.linux.tar
量子化学计算方法
量子化学计算方法
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课程主要内容
一、有限尺度体系(分子、团簇等)电子结构计算 方法－G03程序的使用
二、无限周期体系(一维链状化合物、二维层状 化合物或固体表面、三维固体体相)电子结 构计算方法－VASP/CASTEP程序的使用
主要参考资料: G03用户手册或G03的帮助文件 VASP程序用户手册
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需设置正确， 否则运行将出错！
左侧至上而下依次为：默认的文本编辑器；g03可执行文件所在目录； 计算中间结果存放目录；缺省的计算结果存储目录；缺省的输入文件 所在目录；PDB分子构型浏览器；
右侧至上而下依次为：设置显示属性(如背景色等)；设置文本编辑器
属性；计算过程控制属性(尤其是批作业过程)；Default.Rou文件的编
ab两步合成一步方法： tar zxvf g03.linux.tar.gz
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c.设置环境变量，以c shell为例，在用户根目录下的.cshrc文件 添加下列内容：(也可在执行g03前逐条运行) setenv g03root /home/$USER(设置g03所在目录，根据实际情况修改) source $g03root/g03/bsd/g03.login(激活g03运行时所需环境变量) setenv GAUSS_SCRDIR /home/$USER/g03_tmp(设置临时目录)
n G03的安装和运行； n G03的功能和程序结构； n 输入文件的编写与主要功能的使用； n 补充说明；
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G03程序的安装和运行
1. G03程序的安装：
(1).确定运行平台：Windows或Linux？
(2).对Windows平台：
直接运行setup.exe，其余步骤按提示操作即可；也可将其它 机