2._Gaussian_09_软件基本介绍
Gaussian 09软件在配合物紫外-可见吸收光谱教学中的应用
Gaussian 09软件在配合物紫外-可见吸收光谱教学中的应用张琼;吴杰颖【摘要】应用Gaussian 09软件计算光功能配合物的紫外-可见吸收光谱.结合实验结果研究了三种典型的电子跃迁方式:配体内电荷跃迁(ILCT),金属到配体电荷跃迁(MLCT),配体到配体电荷跃迁(LLCT),使学生在解释配合物的紫外-可见光谱特征峰的同时,利用Gaussian和Gaussian View软件形象地理解此类吸收光谱及电子跃迁.该工作不仅是多学科教学内容的融合,也是对传统教学的改进和补充,更好地培养了化学及材料学专业的学生理论结合实验的能力.【期刊名称】《赤峰学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(034)009【总页数】2页(P53-54)【关键词】配合物;紫外可见吸收光谱;高斯【作者】张琼;吴杰颖【作者单位】安徽大学化学化工学院, 安徽合肥 230601;安徽大学化学化工学院, 安徽合肥 230601【正文语种】中文【中图分类】O657.32Gaussian软件包用于执行各种半经验和从头分子轨道计算，是目前应用最广泛的计算化学软件之一[1]，Gaussian 09软件是Gaussian系列计算软件的最新版本，其主要功能可用来预测分子在真空或者溶液状态下的优化结构、电子排布、紫外-可见吸收光谱、红外和拉曼光谱、核磁谱、分子极性等性质.Gaussian View是Gaussian软件的图形用户界面，它主要的用途有两个方面：(1)构建输入文件；(2)直观显示计算结果.对于要用Gaussian软件研究的体系，首先要在Gaussian View中构建分子结构，保存为.gjf文件，然后输入Gaussian程序中计算，在构建的过程中，需要注意键长、键角、空间构型和对称性等方面的准确性.此外，Gaussian View与多种图形软件兼容，可以读入Chem3D和晶体数据等多种格式文件，大大拓宽了它的使用范围.金属配合物的分子轨道是由金属的价轨道和配体对称性匹配的群轨道线性组合而成，涉及成键、反键、非键等多种轨道类型.最低激发态的电子构型受配位方式影响.图1为过渡金属配合物（八面体构型）的分子轨道能级示意图[2]，金属到配体的电荷转移(MLCT)是电荷从金属d轨道跃迁到配体π*轨道，配体到金属的电荷转移(LMCT)是电荷从配体转移到金属.其他跃迁方式包括配体到配体电荷跃迁(LLCT)、配体内电荷跃迁(ILCT)及金属中心(MC)电荷跃迁.电子的跃迁在紫外-可见吸收光谱的教学过程中较抽象，很难靠传统的教学方法获得良好的教学效果.将Gaussian软件应用于配合物的紫外-可见吸收光谱教学中，具体做法是：以课题组合成的多种过渡金属配合物为研究对象，利用配合物的紫外-可见吸收光谱的实验结果[3-4]，在单晶结构基础上，采用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算配合物的跃迁.结构优化采用未进行对称限制的B3LYP泛函进行，然后在优化结构的基础上采用B3LYP泛函进行TD-DFT计算.结构优化及TD-DFT计算均采用Gaussian 09程序进行.对于基态的优化及最低的25个单线态到单线态的激发能量的TD-DFT计算采用6-31G*基组 (对于C、H、N、O 原子)及 LanL2dz 基组(对于 Pt、Zn、Cl、Br原子).理论结合实验，可以帮助学生更形象地理解金属配合物的电子跃迁方式，收到较好的教学效果.图1 八面体构型配合物的分子轨道能级示意图跃迁类型：1.ILCT；2.MLCT；3.LMCT；4.MC 或 d-s；5.MC或d-p；6.MC或d-d1 配体内的电荷跃迁图2 (a)TDPt结构 (b)由实验获得配体TSD及配合物TDPt的紫外-可见吸收光谱(c-d) 通过Gaussian计算获得TDPt的前线分子轨道电子云分布图配体的π轨道中的电子受激发跃迁到反馈π*空轨道(π→π*)称为配体内的电荷跃迁(intraligand charge transfer,ILCT)，ILCT对应的紫外-可见吸收特征峰一般在紫外区.ILCT具有强吸收，ε值在104数量级，金属中心对ILCT干扰小，紫外-可见吸收特征峰几乎不受其他辅助配体影响.紫外-可见吸收光谱结果表明：配合物在310nm处的紫外可见吸收光谱ε值为5×104mol-1L cm-1，仅比配体在305nm处的吸收峰红移5nm，可归属于ILCT.理论计算结果表明：在配合物分子HOMO-1轨道中，电子云主要分布在三苯胺官能团，在LUMO+2轨道中，电子云分布在N,N二乙基苯胺官能团，电子云从HOMO-1轨道跃迁至LUMO+2轨道，可明显观察到ILCT，通过轨道间的能级差ΔE计算出的紫外-可见吸收光谱特征峰的位置与实验结果吻合，为解释电子跃迁提供了有力的证明.2 金属到配体的电荷跃迁金属中心d轨道到有机配体π*轨道的跃迁称为金属到配体的电荷跃迁 (metal-to-ligand charge transfer MLCT)，金属中心d轨道和配体π*轨道较低能级间隙导致紫外-可见吸收特征峰出现在长波区.MLCT通常包含容易氧化的金属中心和具有低能空轨道的配体.MLCT具强吸收，ε值在104数量级或更大，金属中心和配体会影响MLCT特征峰，调节配体可调控峰的位置.图3 (a)FTP-ZnBr2结构 (b)由实验获得FTP-ZnBr2的紫外-可见吸收光谱 (c-d)通过Gaussian计算获得FTP-ZnBr2的前线分子轨道电子云分布图紫外-可见吸收光谱结果表明：配合物在405nm处的紫外-可见吸收光谱ε值为2.5×104mol-1L cm-1，可归属于MLCT.理论计算结果表明：在配合物分子的HOMO-5轨道中，电子云主要分布在中心金属原子(Zn)，在LUMO+2轨道中，电子云分布在三吡啶官能团，可以明显地观察到MLCT，通过HOMO-5与LUMO+2的能级差ΔE计算出的紫外-可见吸收光谱特征峰为410nm，与实验值基本一致.3 配体到配体的电荷跃迁当配合物中含有两种或多种配体时，其中一种配体最高占有轨道能级高于金属离子的最高占有d轨道，产生配体到配体的电荷跃迁 (Ligand-to-ligand charge transfer LLCT).LLCT的吸收一般属中等强度吸收，ε值一般在103～104数量级.LLCT跃迁受配体的取代基影响较大，不同的供吸电子基团可使紫外-可见吸收特征峰发生红移/蓝移.图4 (a)Pt-1结构 (b)由实验获得Pt-1的紫外-可见吸收光谱 (c-d)通过Gaussian 计算获得Pt-1的前线分子轨道电子云分布图紫外-可见吸收光谱表明：Pt-1在320nm和375nm处的吸收峰的ε值大约为4×104mol-1L cm-1，可以归属为LLCT.理论计算结果表明：在Pt-1的HOMO-2轨道中，分子的电子云主要分布在N,N-二乙基苯乙烯基吡啶上.在LUMO轨道中，分子的电子云主要分布在6'-苯基-2,2'-联吡啶上，电子从HOMO-2轨道跃迁至LUMO轨道，即LLCT，通过轨道间能级差ΔE计算紫外-可见特征峰位置与实验结果相吻合.综上所述，在配合物的紫外-可见吸收光谱教学中，通过Gaussian软件的引入能够在教学过程中对于配合物中的电子激发态给学生提供更为形象的描述，通过理论计算，可以让学生掌握电子云分布的抽象概念，也可以让学生验证实验结果，极大地激发学生学习兴趣，提高教学质量和教学效果.【相关文献】〔1〕李艳霞，邵正隆，彭宇.高效运行技术在现代化教学支撑平台中的应用[J]．计算机科学，2014（41）：357-360．〔2〕C.Kutal.Spectroscopic and photochemical properties of d10 metal complexes.Coord Chem.Rev,,1990,99,213-252.〔3〕Q.Zhang,X.H.Tian,G.J.Hu,P.F.Shi,J.Y.Wu,S.L.Li,H.P.Zhou,B.-K.Jin,J.X.Yang,S.Y.Zhang and Y.P.Tian,Dual-functional analogous cis-platinum complex with high antitumor activities and two-photon bioimaging.Biochemistry 2015,54,2177-2180.〔4〕A two-photon fluorescent RNA probe screened from a series ofoxime-functionalized 2,2':6',2"-terpyridine ZnX2 (X=Cl,Br,I)complexes.J.Mater.Chem.B,2016,4,4818-4825.。
Gaussian 09和GaussView软件在结构化学教学中的应用
Gaussian 09和GaussView软件在结构化学教学中的应用作者：戴国梁钱蕙来源：《课程教育研究》2018年第33期【摘要】作为化学专业的基础课程，结构化学由于其抽象性及理论性强等特点，给教和学双方均带来了一定困难。
本文作者结合自己的专业研究方向，在结构化学讲授中应用Gaussian 09和GaussView等软件对分子轨道等相关知识点进行辅助教学，使抽象的化学理论变得形象、简单，这对培养学生的形象思维能力和学习兴趣，提高本课程的教学效果有很大的帮助。
【关键词】Gaussian 软件辅助教学结构化学教学方法【基金项目】江苏省高校自然科学基金，项目编号：14KJB150024。
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）33-0156-011.课程特点和软件简介当今化学已进入纳米空间、皮秒时间时代，随着人们对物质微观结构认识的不断深入，结构化学的基本理论越来越广泛地应用于化学的各个领域，特别是在材料、信息、能源等领域。
结构化学是研究原子、分子、晶体的结构以及结构与性质之间关系的科学。
相比化学专业的其他基础课程，本课程的新概念多，数学推导多，系统性很强，故而要求学生在学习过程中既有严密的逻辑思维能力，还要有较好的空间想象力，特别是要具备有一定的数学、物理基础，才能获得较好的教学效果。
与其他化学基础课程如有机，无机，分析化学等不同，本课程的学习过程中缺少相关的实验演示和操作，而其他化学类课程在理论学习的同时，均开设同步的实验课程。
本课程的学习需要较多的数学、物理知识，而很多师范院校化学专业学生数理基础相对薄弱，教学过程中不得不给学生补充一些线性代数知识，造成实际讲授该课程的学时数偏少。
同时，学生在学习过程中往往对一些繁琐的数学公式及其推导过程有厌倦和抵触心理，故学生对结构化学学习的积极性不高。
很多同学在学习完本课程后，连一些基本的概念都无法搞清。
事实上，在全国范围内，《结构化学》依然是化学专业学生普遍认为最难学的课程 [1]。
Gaussian 09 和GaussView 软件在结构化学教学中的应用
Course Education Research2018年第33期课程教育研究科学·自然Gaussian09和GaussView软件在结构化学教学中的应用戴国梁(通讯作者)钱蕙(苏州科技大学化学生物和材料工程学院江苏苏州215009)【摘要】作为化学专业的基础课程,结构化学由于其抽象性及理论性强等特点,给教和学双方均带来了一定困难。
本文作者结合自己的专业研究方向,在结构化学讲授中应用Gaussian09和GaussView等软件对分子轨道等相关知识点进行辅助教学,使抽象的化学理论变得形象、简单,这对培养学生的形象思维能力和学习兴趣,提高本课程的教学效果有很大的帮助。
【关键词】Gaussian软件辅助教学结构化学教学方法【基金项目】江苏省高校自然科学基金,项目编号:14KJB150024。
【中图分类号】G64【文献标识码】A【文章编号】2095-3089(2018)33-0156-011.课程特点和软件简介当今化学已进入纳米空间、皮秒时间时代,随着人们对物质微观结构认识的不断深入,结构化学的基本理论越来越广泛地应用于化学的各个领域,特别是在材料、信息、能源等领域。
结构化学是研究原子、分子、晶体的结构以及结构与性质之间关系的科学。
相比化学专业的其他基础课程,本课程的新概念多,数学推导多,系统性很强,故而要求学生在学习过程中既有严密的逻辑思维能力,还要有较好的空间想象力,特别是要具备有一定的数学、物理基础,才能获得较好的教学效果。
与其他化学基础课程如有机,无机,分析化学等不同,本课程的学习过程中缺少相关的实验演示和操作,而其他化学类课程在理论学习的同时,均开设同步的实验课程。
本课程的学习需要较多的数学、物理知识,而很多师范院校化学专业学生数理基础相对薄弱,教学过程中不得不给学生补充一些线性代数知识,造成实际讲授该课程的学时数偏少。
同时,学生在学习过程中往往对一些繁琐的数学公式及其推导过程有厌倦和抵触心理,故学生对结构化学学习的积极性不高。
gaussian09 计算旋轨耦合
根据您提供的主题，我将为您撰写一篇关于Gaussian09计算旋轨耦合的文章。
Gaussian09是一个广泛使用的量子化学计算软件，它可以用于研究分子的结构、能量、振动频率等性质。
旋轨耦合是指自旋轨道相互作用，它在研究分子的磁性质和光学性质时具有重要作用。
在本文中，我们将探讨如何使用Gaussian09计算旋轨耦合，以及其在理论化学研究中的应用。
一、Gaussian09简介1. Gaussian09是由Gaussian, Inc.开发的一款用于量子化学计算的软件，它可以进行从量子力学到分子动力学等多种计算。
2. Gaussian09具有强大的功能和灵活的使用方式，广泛应用于理论化学、生物化学、材料科学等领域。
二、旋轨耦合的理论基础1. 旋轨耦合是量子力学中的重要概念，它描述了自旋和轨道运动之间的相互作用。
2. 在分子中，电子的自旋和轨道运动相互作用会导致分子的磁性质和光学性质发生变化，因此对旋轨耦合的研究具有重要意义。
三、Gaussian09计算旋轨耦合的方法1. 在Gaussian09中，可以通过设置适当的计算参数来进行旋轨耦合的计算。
2. 通过在输入文件中指定旋轨耦合的计算方法和相关的分子结构信息，可以使用Gaussian09进行旋轨耦合的计算。
四、旋轨耦合在理论化学研究中的应用1. 旋轨耦合的计算结果可以用于研究分子的磁性质和光学性质，为理论化学研究提供重要的参考数据。
2. 通过对旋轨耦合进行计算和分析，可以揭示分子中电子的运动规律和相互作用机制，为理论化学研究提供重要的理论基础。
五、结论通过对Gaussian09计算旋轨耦合的方法和应用进行探讨，我们可以看到旋轨耦合在理论化学研究中的重要性和应用前景。
使用Gaussian09进行旋轨耦合的计算不仅可以为理论化学研究提供重要的数据支持，也为研究者提供了一个强大的工具和评台，有助于推动理论化学研究的发展。
致力于提供高质量的理论化学研究工具和支持，Gaussian09的不断发展和完善将为理论化学研究提供更多的可能性和机遇。
Gaussian计算软件的使用综述(完整版)
TD相关关键词
• Singlets 只算单重态 • Triplets 只算三重态 • 50-50 单重和三重态各占一半 • Root=N 研究TD计算的第几个激发态Direct
加快计算速度，减小硬盘使用空间 • Read 从Chk文件中读 TD （G03有，好
像G98 A11.2也有） • SOS Do sum-over states polarizabilities,
maxcycle=200,restart) SCF(direct,maxcycle=200) GFINPUT IOP(6/7=3) TEST • • td at 12.26
• 01 • …..
频率或者NMR计算
• #P B3LYP/6-31G* FREQ GFINPUT IOP(6/7=3) TEST
etc.
Gaussian中NBO计算
• # B3LYP/6-31G(d,p) Pop=(NBO, NPA, NBORead)
• Example of NBO bond orders
• 01 • C 0.000000 0.665676 0.000000 • H 0.919278 1.237739 0.000000 • H -0.919239 1.237787 0.000000 • C 0.000000 -0.665676 0.000000 • H -0.919278 -1.237739 0.000000 • H 0.919239 -1.237787 0.000000
• $nbo bndidx file … $end
消除自旋污染
• SCF Done: E(UHF) = -111.945340085 A.U. after 19 cycles
gaussian09引用文献
引用文献是科研工作中非常重要的部分。
在研究过程中，对前人的工作进行引用不仅可以展示研究的基础和前沿，还可以使自己的工作更加可信、严谨。
在使用Gaussian09进行科学计算时，也会涉及到对相关文献的引用，下面将介绍一些关于Gaussian09引用文献的注意事项。
1. 引用文献的重要性在进行科学研究时，引用文献是非常重要的。
通过引用相关文献，可以向读者展示自己的工作是建立在前人研究成果基础上的，同时也可以让读者了解到相关领域的前沿进展。
正确地引用文献还可以维护学术诚信，避免抄袭和剽窃的行为。
2. 在Gaussian09中引用文献的方式在使用Gaussian09进行科学计算时，常常需要在论文或报告中引用相关的文献。
一般来说，可以使用Gaussian09软件自带的引用格式，也可以根据期刊的要求使用不同的引用格式。
在撰写论文或报告时，需要注意按照规范的引用格式进行引用，以确保文献引用的准确性和规范性。
3. 如何查找适合的文献在进行科学研究时，需要查找大量的文献来支撑自己的观点和假设。
通常可以通过学术搜索引擎、图书馆资源、期刊论文等渠道来查找适合的文献。
在查找文献时，需要根据自己研究的具体内容和领域来选择相关的文献，并确保文献的质量和可靠性。
4. 如何进行文献阅读和筛选在查找到适合的文献后，需要进行文献阅读和筛选。
在阅读文献时，需要抓住文献的主要内容和观点，了解文献的研究方法和结果，从而判断文献对自己研究的价值和适用性。
还需要对文献进行筛选，将适合的文献进行整理和归纳，以便后续的引用和使用。
5. 文献的引用格式在进行文献引用时，需要使用规范的引用格式，以确保引用的准确性和规范性。
一般来说，常用的引用格式包括APA格式、MLA格式、Chicago格式等，需要根据具体的期刊要求或学术规范进行选择。
在使用Gaussian09软件时，可以根据期刊的要求选择相应的引用格式进行引用。
6. 引用文献的注意事项在进行文献引用时，需要注意以下几个方面：确保引用的文献准确无误，避免出现错误引用的情况；需要遵循期刊的要求和学术规范进行引用，以确保引用的规范性和准确性；需要注明文献的出处和作者信息，以维护学术诚信和尊重他人的研究成果。
2.高斯软件简介
每个文件一个 分子集合 所有文件做成 一个分子集合 用所有文件创 建一个分子
GaussView简介
File菜单：文件打开保存
【New】 新建分子模型，有两种创建形式： (1)创建新的分子集合； (2)在当前分子集合中添加新的分子。
打开已有模型和其他输出文件 快速打开最近打开过的文件； 快速打开与当前活动分子相关的文件
• 冗余坐标编辑器
用于创建和编辑冗余坐标,冗余坐标常用于Gaussian 优化 或势能面扫描中。
• 分子轨道编辑器
注意需从检查点文件中读入文件。
GaussView简介
计算工具栏【Calculate】
◆创建 Gaussian 作业
【Calculate】→【Gaussian Calculation Setup】
GaussView简介
键盘与鼠标配合
当窗口中有多个分子, 只想转动或者移动其中一 个分子, 按住键盘【Alt】键
1. 2. 用鼠标左键点击某个分子并按住，此时移动鼠标，只有 被点击的分子会转动； 用鼠标中键（或滚轮）点击某个分子并按住，移动鼠标， 只有被点击的分子会跟随鼠标移动
3.
4.
用鼠标右键分子点击某个分子并按住，左右移动鼠标， 只有被点击的分子会沿一个垂直屏幕的轴转动；
2.
3.
GaussView简介
练习2
• 通过转动二面角将全重叠式丁烷转成全交叉式 全重叠式 全交叉式
GV_exercise_2.gjf
GV_exercise_2_OK.gjf
GaussView简介
Builder面板一些图标的意义
查询
选择所有的原子 不选择任何原子
重新键和
添加一个键合原 子(默认添加H) 删除一个原子
Gaussian 09软件在结构化学教学中的应用
Gaussian 09软件在结构化学教学中的应用作者：张琼来源：《教育教学论坛》2018年第22期摘要：无机化学教学中分子结构部分的内容抽象，难以理解，是当前无机化学教学中教学难点部分。
论文以本课题组合成的三吡啶锌配合物分子为例，利用Gaussian软件弥补传统教学方式的不足，将抽象的分子结构概念形象化，微观结构宏观化，实现现代计算机软件与无机化学教学的有效结合。
关键词：Gaussian软件；无机化学；三吡啶锌配合物中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）22-0176-02无机化学是研究化合物组成、结构、性质和变化规律的科学[1]。
化学相关专业学生在学习该课程中需要对物质的构效关系有着较为清晰的理解。
在无机化学课程的分子结构教学中就提到了分子轨道理论。
该部分内容存在着微观、非可视化、概率学统计的特点。
学生在学习的过程中感到枯燥和晦涩，缺乏对物质构效关系的深刻理解。
为了将抽象理论形象化，在无机化学分子结构教学中引入Gaussian计算软件，将大大提高学生的学习效率。
Gaussian是一个量子化学软件包，它是目前应用最广泛的计算化学软件之一[2]，Gaussian 09软件是Gaussian系列电子结构程序的最新版本，其主要功能包括分子结构优化、电子排布、过渡态偶极矩及分子体积计算等。
实际教学结果表明，在利用Gaussian软件使抽象的教学内容具体化以后，学生可以更加轻松地接受分子结构课程中抽象的知识。
三吡啶分子含有三个N原子的螯合配体，已被广泛地应用到过渡金属配合物的研究当中[3，4]。
基于取代基的电子分布的影响，三吡啶配合物有着特殊的氧化还原作用以及光学物理性质，因此，三吡啶配合物被用在光化学上设计荧光器件或作为电光转换的传感器。
d10电子构型的锌离子，不仅是生物相容性的元素，还是第二丰富的过渡金属离子和人体必需的微量元素。
三吡啶由于较好的刚性平面和稳定性，以及较好的吸电子能力，作为芳香性的多杂环，与共轭体系相接时能有效地扩大电子离域范围，有可能获得双光子行为良好的有机材料；另外它与锌离子良好的螯合能力，易于应用到复合材料的制备中。
高斯软件的介绍.
(6) g98输入文件编辑时的注意事项： 除了可采用g98所提供的输入文件编辑器来编写 输入文件外， 在更多场合下，是采用其他文本编辑器来编写， 此时应注意 到，在标题部分的前后各有一空行。
2.g98主要功能的使用： g98功能的使用主要由用户所给的关键词(keyword)内容而定， 在输入关键词时注意以下事项： 1).关键词的输入是自由格式，且不区分大小写； 2).当存在多个关键词时，可用空格、逗号来隔开； 3).通常每个关键词有多个选项(option)，若要选择单个或多 个选项时，书写方式有如下几种： keyword = option keyword(option) keyword=(option1, option2, ...) 多个选项时 keyword(option1, option2, ...) 例如：opt=z-matrix，opt(z-matrix)，opt=(z-matrix)三者是 等价的。 opt(z-matrix,maxcycle=20)与 opt=(z-matrix,maxcycle=20)是等价的。 建议统一采用第四种表示方式。
说明： 1.根据不同的任务，某些模块需重复调用多次； 2.通常耗时较多的模块有：L5,L7,L8,L9,L10,L11等，此外， L8~L11这些模块的执行对内存和硬盘的需求较大； 3.若L9999未能正常执行完毕，则表明计算过程存在问题，需 检查之； 4.可根据各个模块的功能，对g98程序进行简化，例如如果用 户通常只用g98进行能量计算，则可只保留L1~6和L9999模块 其它模块可以删除去。
(5)分子构型描述部分： 有三种描述分子构型的方法： a.直角坐标系方法：(适用于全自由度优化情况) 格式为：元素符号 x y z 例如： O -0.464 0.177 0.0 H -0.464 1.137 0.0 H 0.441 -0.143 0.0 说明：1)元素符号大小写均可，也可直接用原子序数； 2)有时为了便于区别，可在元素符号后加一整数，如： O -0.464 0.177 0.0 H1 -0.464 1.137 0.0 H2 0.441 -0.143 0.0 3)x,y,z数值必须以小数格式输入： O -0.464 0.177 0 () O -0.464 0.177 0.() 4)g98的数据输入均为自由格式，即除了用空格来分隔 数据外，也可用逗号或混合使用；
Gaussian软件的基本原理与应用
利用变分原理，单粒子薛定谔方程中的单电子哈密顿算符可以被明确地 给出，这样得到的单电子薛定谔方程就称为哈特利—福克方程，或简称 为H-F方程，它是在总能量准确到一级近似的情况下得到的，具有如下形 式：
Hˆ (r1 ) K (q1 ) K K (q1 )
其中，Ĥ（r1）可称为H-F哈密顿算符。
计算简单，并可预测一些简单的分子，有时也可作为其它 近似方法进行迭代的基础
因此，HMO法仍为一种重要的分子轨道方法。
后来，Hoffmann把HMO法推广到包括σ电子的体系中去， 称为推广的休克尔分子轨道法（简称EHMO法）
虽然EHMO法的某些计算结果说明它是有前途的，但由于 它忽略了电子之间的排斥作用而受到激烈批评
缺点：HF方法忽略了电子相关，在一些特殊体系的应用 上，就显得不足。
（1）RHF 方程： 闭壳层体系，是指体系中所有的电子均按 自旋相反的方式配对充满某些壳层（壳层指一个分子能级或 能量相同的即简并的两个分子能级）。
体系的特点：是可用单斯莱特行列式表示多电子波函数（分 子的状态），描述这种体系的HFR方程称为限制性的HFR方 程，所谓限制性，是要求每一对自旋相反的电子具有相同的 空间函数。限制性的HFR方程简称RHF方程
计算资源 CPU、内存、硬盘…
计算精度： eV、kcal/mol、kJ/mol…
量子化学方法 从头算法、密度泛函、半经验…
计算化学程序的功能 能量以及能量梯度
活化能、离解能、电离能以及不同异构体之间的能量差…
指定电子态的分子性质
平衡结构、偶极矩 、极化率、振动频率、NMR位移…
不同电子态之间的跃迁特性
系；分子与分子之间的相互作用；分子与分子之间的相互碰撞和反应 等
Gaussian软件基本介绍 ppt课件
弱相互作用在生物 化学、药物化学、材料 等领域等起着非常重要 的作用。 Gaussian 09 能 够研究分子间的弱相互 作用，提供了各种模型 化学方法来精确计算弱 相 互 作 用 能 。 Gaussian 09的计算结果还能为分 子立场参数拟合提供标 准值。
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Gaussian的功能
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研究反应机理
QM/MM方法计算过渡金属酶催化反应机理
异青霉素N合成酶
Lundberg, et al., JCTC, 5, 222 (2009)
GAUSSIAN 的功能
2020/4/10
22
研究弱相互作用
Diels-Alder 反应中色散作用导致的协同效应
Dieckmann, A. et. al. JCTC. 2012, 8, 5064
GAUSSIAN 88,
GAUSSIAN 90,
GAUSSIAN 92,
GAUSSIAN 94,
GAUSSIAN 98,
GAUSSIAN 03,
GAUSSIAN 09
10
Nature杂志的评价
实验研究者全新的工具
2020/4/10
11
Gaussian的由来
综合性
Gaussian是一款 综合性量子化学软件 包，它是目前应用最 广泛的计算化学软件。
Gaussian 09 能够模拟诸如气相、液相、固相以及多相等 复杂化学环境下的化学反应，精确计算反应活化能及其它反
应性质，能够帮助研究者理解反应机理，从而为理性调控化 学反应提供分子层面的理论依据。
2020/4/10
Felix, R. J. et. al. Nature. Chemistry. 2012, 4, 405
gaussian09的引用格式
在化学和计算化学领域中，Gaussian 09是一款非常常用的量子化学软件，用于计算分子的结构、能量、光谱等性质。
学术论文的引用格式是非常重要的，准确地引用Gaussian 09软件是非常关键的。
在本文中，我将深入探讨Gaussian 09的引用格式，以及其在学术领域中的重要性和作用。
1. Gaussian 09的引用格式Gaussian 09是由Gaussian, Inc.开发的一款量子化学计算软件，因此在学术论文中准确地引用Gaussian 09是非常重要的。
一般来说，学术论文引用Gaussian 09时需要包括软件的版本号、作者、出版年份等信息，以便读者能够追溯到对应的文献和资料。
在引用Gaussian09的输出结果时，应该包括计算所使用的方法、基组、收敛准则等重要参数，以确保结果的可信度。
2. 引用格式的重要性准确地引用Gaussian 09软件在学术论文中具有非常重要的意义。
这是对科研工作的尊重和保护，能够使自己的研究得到恰当的认可和尊重。
准确引用软件还能够帮助他人理解和重现自己的研究成果，促进学术交流和合作。
正确的引用格式可以避免学术不端和侵权行为，维护学术界的良好秩序和声誉。
3. 个人观点和理解在我看来，在学术领域中准确地引用Gaussian 09软件是非常重要的。
作为一款广泛使用的量子化学软件，Gaussian 09的准确引用可以将研究成果和相关参数清晰地展现给读者，有助于他人理解和重现研究。
我非常重视在我的学术论文中准确地引用Gaussian 09，这也是对自己科研工作的负责和严谨态度的体现。
总结回顾通过本文的探讨，我们深入了解了Gaussian 09的引用格式及其在学术论文中的重要性和作用。
正确引用Gaussian 09软件对保护科研成果、促进学术交流和维护学术秩序都具有重要意义。
我们应该重视准确地引用Gaussian 09软件，同时也要加强对学术规范和道德的理解和尊重。
希望本文能够帮助大家更好地理解和应用Gaussian 09引用格式，促进学术界的健康发展。
高斯09使用简介
Entering new Gaussian 09W input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 Modifying an existing input file . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 Running a job . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 Drag and drop execution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 Changi
Gaussian09在材料科学中的应用
Grancini, G. et. al. Hot exciton dissociation in polymer solar cells. Nature materials. 2013, 12 (1), 29-33. Shanghai eMolecular Technology Co., Ltd. Email:custserv@ Hotline: 400‐0330‐868
Shanghai eMolecular Technology Co., Ltd. Email:custserv@ Hotline: 400‐0330‐868
上海绎模信息科技有限公司
Gaussian 功能列表
- 研究化学反应
• 平衡结构及过渡态结构确定 • 势能面分析 • 基元反应能垒 • 反应热 • 反应机理
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上海绎模信息科技有限公司
应用范例 5：
本期内容
• 在所有的有机光伏太阳能电池系统中，光诱导动力学是光电转换供受界面上最重要的过程。 然而到目前为止，对于光电转换这一过程中界面电荷分离的细致机理，研究者还并未达成 共识。本文作者发现在 PCPDTBT/PC60BM 异质结体系中，单重态可在 20~50fs 内转化为 电荷转移态及极化子。
Shanghai eMolecular Technology Co., Ltd. Email:custserv@ Hotline: 400‐0330‐868
1._Gausian_09_Windows_GaussView_5_Windows_安装
GaussView 5W 安装步骤
读入光盘。 • 在本地磁盘建立一个新文件夹，例如：GaussView 5W。然后 把光盘中相关安装文件拷贝到新建文件夹 （此为推荐安装方 式，但您也可以直接使用光盘安装）。
双击GaussView 5W文件夹里的setup.exe
输入用户名、公司名及序列号(光盘上) 选择安装路径，例如D:\G09W
2014-9-13 11
Gaussian 09W 安装示例
2014-9-13
12
GaussView 5W 安装示例
2014-9-13
13
源资科技概况
源资信息科技（上海）有限公司成立于2008年5月， 目前公司主要经营和研发生命 科学类学术专业软件，并提供从药物发现到药物开发的完整解决方案。
生物信息学
GeneData公司 GeneGo 公司 IDBS公司
⒈
⒋
药物开发与信息化管理
Labware公司 Oracle公司 IMS公司 自主研发
化学信息学
ACD/Labs公司
ChemAxon公司 PerkinElmer公司
2014-9-13
⒉
⒊
药物发现与分子模拟
Gaussian 公司 Tripos 公司 MultiCase公司
李宏平 hp-li@
2014-9-13
《高斯软件的介绍》课件
数据处理
高斯软件可以进行各种数据处理，如数据清洗、数据 转换等，适用于数据处理、数据管理等领域。
04
高斯软件的案例分析
案例一：某大型企业的财务分析应用
总结词
高效、精确、灵活
详细描述
高斯软件在该企业财务分析中发挥了重要作用，提供了高效、精确和灵活的解决方案。通过自动化和 智能化的数据处理和分析，高斯软件帮助企业快速生成财务报告，准确预测未来趋势，灵活应对市场 变化。
02
高斯软件的功能特点
界面设计
直观易用
高斯软件的界面设计简洁明了，操作 步骤一目了然，方便用户快速上手。
定制化程度高
用户可以根据自己的使用习惯和需求 ，自定义界面布局和工具栏，提高工 作效率。
算法优化
高效算法
高斯软件采用先进的算法技术，确保 计算过程高效稳定，减少计算时间和 资源消耗。
适用范围广
高斯软件介绍
contents
目录
• 高斯软件概述 • 高斯软件的功能特点 • 高斯软件的应用领域 • 高斯软件的案例分析 • 高斯软件的未来展望
01
高斯软件概述
高斯软件的发展历程
01
1983年，高斯软件创立，初期主 要从事数据库管理系统的开发。
02
1990年代，高斯软件开始涉足企 业级应用软件的开发，推出了一
高斯云计算服务
为企业提供基础设施即服务（IaaS）、平台 即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）等 多种云计算服务模式。
高斯软件的市场定位
高斯软件定位于为企业提供全面的云 计算解决方案，帮助企业实现数字化 转型和升级。
计算化学2-Gaussian简介
26
%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
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
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
12
% 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
34
例6： 乙炔分子 直线形分子
35
Gaussian作业输出示例 （H2O SP）
36
Entering Link 1 = C:\G03W\l1.exe PID=
1572.
历 史 和 版 权
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Copyright (c) 1988,1990,1992,1993,1995,1998,2003, Gaussian, Inc. All Rights Reserved.
2._Gaussian_09_软件基本介绍
2013-7-2 23
Gaussian的功能
光化学及其它激发态过程 • Gaussian 09 提供一系列方法研究体系的激发态性 质，提供的方法有TDDFT、CIS、EOM-CCSD、 CASSCF等。
常见应用体系
• 可以研究燃料分子及其它发色基团的吸收性质、得 到如杀虫剂或其它化合物的光解速率、研究潜在价 值的太阳能材料性质以及其它重要的课题。
McMahon, R. J. et. al. Inorg. Chem. 2012, 51, 9846
2013-7-2 27
研究各种光谱
NMR 辅助确定化合物结构
“In this work we show how DFT calculations based on density functionals and basis sets designed for the prediction of NMR spectra (M06/pcS-2 level of theory) can be used to reproduce the observed parameters, thereby offering to the synthetic chemist a useful tool to discard or accept putative structures of unknown organic molecules.”
李宏平 hp-li@
2013-7-2
1
内容摘要
1
• Gaussian的由来 • Gaussian的特点 • Gaussian的功能 • Gaussian支持的模型化学方法 • Gaussian 09 程序结构
高斯软件的介绍.全面PPT资料
a.直角坐标系方法：(适用于全自由度优化情况)
格式为：元素符号 x y z
例如： 此时需添加弥散函数,以增加价轨道在空间上的分布范围,
O -0.464 H -0.
必要，多数场合选取MP2即可。
0.177
0.0
H -0.464 1.137 0.0 这些方法只有在特殊场合适用。
由于O2中存在 作用，故极化函数的影响要比弥散函数来得大。
180deg之间，但二根键不能共线，即键角不能等于0和
±180deg。 3)二面角：(需用四个原子描述)
二面角加上键长和键角就确定了四个原子的位置，其默认 单位为deg，范围为-360~360deg，可以为±360deg。当二 面角等于0，±180和±360deg时四个原子共面。
键长、键角和二面角数目的总和=3N-6
说明：
1.通常耗时较多的模块有：L5,L7,L8,L9,L10,L11等，此外，
L8~L11这些模块的执行对内存和硬盘的需求较大； 3.若L9999未能正常执行完毕，则表明计算过程存在问题，需
检查之；
4.可根据各个模块的功能，对g98程序进行简化，例如如果用 户通常只用g98进行能量计算，则可只保留L1~6和L9999模块 其它模块可以删除去。
内坐标的输入格式为： 原子1,原子2,键长,原子3,键角,原子4,二面角
键角 2
二面角 4
3 1
键长
c.直角坐标和内坐标混合输入方法： 对于该方法，只需在采用直角坐标方法输入的原子的元素 符号后加一个整数0即可，例如：
X 0 1.0 1.0 1.0 N 1 2.0 H 1 1.0 2 90.0 H 1 1.0 2 90.0 3 120.0 H 1 1.0 2 90.0 3 -120.0
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GAUSSIAN 70, The Nobel Prize in Chemistry 1998 J. A. Pople (1925-2004) Gaussian-系列程序 GAUSSIAN 76, GAUSSIAN 80,
GAUSSIAN 82,
GAUSSIAN 86, GAUSSIAN 88,
Dieckmann, A. et. al. JCTC. 2012, 8, 5064
2013-7-2 23
Gaussian的功能
光化学及其它激发态过程 • Gaussian 09 提供一系列方法研究体系的激发态性 质，提供的方法有TDDFT、CIS、EOM-CCSD、 CASSCF等。
常见应用体系
• 可以研究燃料分子及其它发色基团的吸收性质、得 到如杀虫剂或其它化合物的光解速率、研究潜在价 值的太阳能材料性质以及其它重要的课题。
26
2013-7-2
研究各种光谱
IR预测与指认谱峰
“Computed anharmonic vibrational frequencies and infrared intensities of carbonyl diazide (1) display excellent agreement with experiment, and reveal the presence of strong Fermi resonances.”
预测光谱一览 • IR, Raman • NMR • UV/Vis, fluorescence • Vibrational circular dichrosism (VCD) • Raman optical activity (ROA) • Electronic circular dichroism (ECD) • Optical rotary dispersion (ORD) • Hyperfine spectra (Microwave spectroscopy) • Franck-Condon, Herzberg-Teller 分析
Gaussian软件的发展、普及和应用对计算化学的 发展做出了巨大贡献
2013-7-2
GAUSSIAN 09
10
Nature杂志的评价
实验研究者全新的工具
Nature, 2008, 455, 309-313.
• “It was the release of Gaussian 70 (a generalpurpose, ab initio computer program that has developed into today’s Gaussian 03 software) and the advent of minicomputers, both in the 1970s, that brought the tools of quantum mechanics to organic chemists.”
2013-7-2
19
研究反应机理
金催化剂催化1,5双烯重排机理
Gaussian 09 能够模拟诸如气相、液相、固相以及多相等 复杂化学环境下的化学反应，精确计算反应活化能及其它反 应性质，能够帮助研究者理解反应机理，从而为理性调控化 学反应提供分子层面的理论依据。
Felix, R. J. et. al. Nature. Chemistry. 2012, 4, 405
6
V Vij
2013-7-2
量子力学三大基本理论
分子轨道理论
• R. S. Mulliken和F. Hund
价键理论
• L. C. pauling和slater
密度泛函理论
• Hohenberg和Kohn
2013-7-2 7
密度泛函理论 Density Functional Theory
2013-7-2
18
Gaussian 的功能
对化学反应的全面研究
使用Gaussian 09 研究您感兴趣的化学问题
快速可靠地得到分子稳定结构 预测过渡态结构 确定局域稳定点是稳态还是过渡态 通过内禀反应坐标（IRC）来追踪反应路径，从而确定一 个特定的过渡态连接的是哪个反应物和产物。一旦得到反 应的势能面图像，反应热和能垒就能够被精确的预测。 • 研究反应机理 • 更多相关信息： • /g_prod/g09b.htm • • • •
15
易用
直观
权威
பைடு நூலகம்
2013-7-2
GAUSSIAN 的特点
扩展计算化学的极限
第一性 原理 半经验、 QM/MM MM 1µm 1Ǻ 1nm
第一性 原理 半经验、 QM/MM MM
随着计算机技术和理论化学方法的不断发展， Gaussian能够应用到尺度更大的体系中
2013-7-2 16
内容摘要
1
• Gaussian的由来 • Gaussian的特点 • Gaussian的功能 • Gaussian支持的模型化学方法 • Gaussian 09 程序结构
速度快
为什么叫Gaussian?
• 软件使用高斯型（Gaussian-type orbitals, GTO）基组 代替斯莱特型（Slater-type orbitals, STO）来提升计算 的速度。
使用GTO
2013-7-2
使用STO
13
内容摘要
1
• Gaussian的由来 • Gaussian的特点 • Gaussian的功能 • Gaussian支持的模型化学方法 • Gaussian 09 程序结构
密度泛函是使用最广泛的第一性原理方法
The Nobel Prize in Chemistry 1954 Linus Pauling (1901-1994) 价键理论 The Nobel Prize in Chemistry 1966 Roberts S Mulliken (1896-1986) 分子轨道理论
The Nobel Prize in Chemistry 1998
Walter Kohn (1923-) 密度泛函理论 The Nobel Prize in Chemistry 1998
2013-7-2
J. A. Pople (1925-2004) Gaussian-系列程序
9
Gaussian的由来
17
2
3
4
5
2013-7-2
GAUSSIAN 的功能
研究范围 • 各种物质形态，如气相、 液相、固相、多相 • 各种物质形式，如无机 物、有机物、生物分子、 晶体等 • 各种尺度，如分子尺度、 纳米尺度、介观尺度 • 周期性与非周期性体系 • 基态与激发态
研究内容 • 分子的平衡结构及过 渡态结构 • 化学反应机理 • 分子间相互作用 • 分子性质 • 光谱
2013-7-2
25
Gaussian的功能
预测和解析光谱 • 光谱是研究分子结构和性质的一 个重要手段。但实验测得的光谱 往往难以解析。电子结构计算的 结果对光谱领域来说显得非常重 要。 • 理论预测光谱能够依据实验峰 值及强度来指认峰的归属 • 辅助确认化合物结构 • Gaussian 09 能精确计算光谱常数 以及相关分子性质，这种实验和 理论结合的方法能够对有兴趣的 分子得到非常精确的结构和光谱 数据。
2013-7-2 20
研究反应机理
QM/MM方法计算过渡金属酶催化反应机理
ONIOM模型 • 专为大体系设计的理论 化学模型 • 支持Gaussian 09的所有 计算方法与分子性质预 测
异青霉素N合成酶
Lundberg, et al., JCTC, 5, 222 (2009)
GAUSSIAN 的功能
14
2
3
4
5
2013-7-2
GAUSSIAN 软件的特点
精确
• 应用完整的、无简化的数学和化学方法得到精确、可靠的结果
高效
• 高效地支持各种CPU平台及操作系统
• 简单、直观地设置计算条件 • 自动完成许多复杂计算 • 计算结果形象、直观地通过GaussView 5显示 . • 其它电子结构程序在对比计算精度与速度时, Gaussian 都是参考软 件。
密度泛 函 第一性原理
半经 验
唯像规律
分子动力学（时间演化）
5
Schrödinger方程
H (r )(r ) E(r )
H T V 2 2 T Ti i i 1 i 2mi ( 2 2 2) xi yi zi
2 2 2 2 i j i
财力 人力
理论化学
物力
2013-7-2
3
背景
计算化学的作用
建立理论化学模型
拟合已有实验结果
理解体系作用机制 改变化学环境，预测新体系性质 实验验证、理性设计
2013-7-2 4
理论化学方法
计算化学
量子力学
(精确理论，原理上可解决任何化学问题)
牛顿力 学 分子力 学
唯像 学理 论
从头 算
2013-7-2
2013-7-2 24
研究激发态反应
基于卟啉结构的敏化太阳能电池设计
电子的激发态性质 是研究者普遍关心的一 个研究领域，所涉及的 到领域有光化学、光谱 学、生物化学、材料学 等。Gaussian 09 提供多 种激发态计算方法，可 以很好的预测分子或材 料的吸收和发射光谱。
Santhanamoorthi, N. et. al. JPC Lett. 2013, 4, 524
14000 12000 10000 8000 6000
e.g. B3LYP
4000 2000
0
2011 2009 2007 2005 2003 2001 1999 1997 1995 1993 1991 1989 1987 1985 1983 1981 Hits from Web of ScienceTM using ‘Density Functional Theory’ as keywords