Gaussian入门

反应途径 IRC计算
反应途径
反应途径 第二个反应：氢迁移反应
反应途径
反应途径
计算反应的焓变
ห้องสมุดไป่ตู้
计算反应的焓变 具体计算方法：
计算反应的焓变
Water
01 O H 1 R1 H 1 R1 2 a1 R1=1.04 a1=104.0
title：作业的简要描述，段后加空行
Molecular Specification：
分子说明部分，段后通常加空行
% 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
.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
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
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
Gaussian 程序界面
Preferences: 对Gaussian程序进行初 始化设置
%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 r2=1.4
变量部分
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
Gaussian 程序工具
编辑批处理作业文件
转换不同格式的分子结构文件 读取.fch文件中的数据并生成 三维空间网格图
利用.chk文件中的分子轨道， 生成电子密度和静电势的空间 分布网格图
从.chk文件中打印出频率 和热化学数据
Gaussian 程序工具
NewZmat工具界面
Gaussian程序的输入文件
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 终止当前作业和批处理 在当前作业完成后终止批处理
终止当前作业
编辑或建立批处理
打开外部编辑器 编辑输出文件
弥散函数（Diffuse Function）
高角动量基组（High Anglar Momenture BS）
有效核势基组（Effective Core Potential BS）
基 组
半经验方法
半经验方法的局限性
Hartree-Fock理论的局限性
电子相关和后SCF方法
电子相关和后SCF方法
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：
H2O H3O+ · NO O2
电荷 0 1 0 0 多重度2s+1 1 1 2 2
电荷多重度部分通常也算作分子说明
Molecular Specification
势能面（PES） 将总能按泰勒级数展开
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：
势能面（PES）
通过正则变换,可以找到一组坐标ξi (i=1, 2, …, 3N-6)使上述Hessian Matrix对角化：
寻找极小点
几何优化默认的收敛标准：
OPT输出文件
% 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作业的格式
%chk=water.chk %rwf=water.rwf #p hf/6-31g scfcyc=250 scfcon=8 % Section： 行首以%开始，段后无空行 Route Section：行首以#开始，段后加空行
Density=CheckPoint
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
Guess=Only
ReArchive
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；
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 01 H 0.000 0.000 O 0.000 0.900 O 1.350 1.262 H 1.464 1.742
Route Section主要由方法，基组，任务类型三部分组成
方法与基组 Gaussian程序能完成的任务类型： 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
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
内坐标表示
0.000 0.000 0.000 -0.752
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
OPT输入文件格式
寻找过渡态
复杂体系的优化
上机练习
频率分析
频率分析输入文件
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
频率分析输出信息 频率和零点能校正因子
频率分析输出信息
热化学
频率分析输出信息
零点能和热能
频率分析输出信息 极化率和超极化率
频率分析输出信息
表征驻点的性质
%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
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
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 例：#p HF/STO-3G opt #p HF/STO-3G opt=(TS,readfc)
例2： C2H4分子
平面形分子
# 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 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
密度泛函理论（DFT）方法
不同理论方法的资源消耗
L0
Gaussian
Overlay0
L001 L101 L102 L122
Gaussian 程序的结构
Overlay1
link0: 初始化程序，控制overlay link1: 读入并处理Route Section， 建立要执行的link列表
link9999: 终止计算
单点能计算（SP）
单点能计算关键词设置
输入文件格式
输出文件的信息
输出文件的信息
分子轨道和轨道能级
分子轨道和电荷分布
HOMO和LUMO轨道
电荷分布
输出文件的信息
核磁计算
甲烷的NMR化学位移： 195.1196-199.0522＝-3.9 ppm
上机练习
几何构型优化（OPT）
势能面（PES）
频率分析输出信息 表征驻点的性质
上机练习
反应途径
反应途径 精确的方法：IRC
反应途径 用IRC方法研究反应途径的步骤:
反应途径 与甲醛有关反应的途径:
反应途径 第一个反应：甲醛的解离
反应途径 计算过渡态能量的方法
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。
Gaussian程序入门
Guassian程序功能
模型化学
模型化学的构成
闭壳层和开壳层
闭壳层和开壳层
闭壳层和开壳层
闭壳层和开壳层
基组（Basis Set）
基组（Basis Set <BS>）
基组类型
基组类型
最小基组（Minimal Basis Set）
分裂价基组（Split Valence Basis Set）
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
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
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。