Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件

Gaussian計(jì)算軟件的使用Gaussian計(jì)算軟件的使用1Gaussian功能介紹Gaussian是一個(gè)功能強(qiáng)大的量子化學(xué)綜合軟件包。其可執(zhí)行程序可在不同型號(hào)的大型計(jì)算機(jī)，超級(jí)計(jì)算機(jī)，工作站和個(gè)人計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，并相應(yīng)有不同的版本。高斯功能：分子能量和結(jié)構(gòu)過渡態(tài)能量和結(jié)構(gòu)鍵和反應(yīng)能量分子軌道多重矩原子電荷和電勢(shì)振動(dòng)頻率紅外和拉曼光譜核磁性質(zhì)極化率和超極化率熱力學(xué)性質(zhì)反應(yīng)路徑可執(zhí)行各類不同精度和理論檔次的MO計(jì)算，包括Hartree-Fock水平從頭算（HF）、Post-HF從頭算（各級(jí)CI和MP）、MC-SCF法、密度泛函理論（DFT），以及多種半經(jīng)驗(yàn)量子化學(xué)方法，進(jìn)行分子和化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)的理論預(yù)測(cè)。Gaussian功能介紹Gaussian是一個(gè)功能強(qiáng)大的量子2Gaussian的啟動(dòng)Gaussian的啟動(dòng)3Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件4工作環(huán)境初始化設(shè)置G98W安裝后的首次啟動(dòng)時(shí)需進(jìn)行工作環(huán)境初始化設(shè)置，規(guī)定主程序、檢查點(diǎn)文件、輸入輸出文件等默認(rèn)子目錄和路徑。其內(nèi)容記錄在G98W根目錄下的初始化文件g98w.ini上。用戶可以在啟動(dòng)G98W前用Notepad對(duì)該文件直接編輯修改，也可點(diǎn)擊“File”下拉菜單中的“Preference”選項(xiàng)在程序界面上進(jìn)行設(shè)定。下面介紹后一種初始化方式。在主窗口上打開下拉菜單File工作環(huán)境初始化設(shè)置G98W安裝后的首次啟動(dòng)時(shí)需進(jìn)行工作環(huán)境5點(diǎn)擊“Preference”選項(xiàng)后將跳出如圖所示的“GaussianPreference”對(duì)話框，圖中給出了填寫的實(shí)例。點(diǎn)擊“Preference”選項(xiàng)后將跳出如圖所示的“Gaus6Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件7輸入文件

Link0Commands＊RouteSection＊Blankline＊TitleSection＊Blankline＊MoleculeSpecification＊BlanklineVariablesSection

Blankline

AdditionalSections命令行：定義中間文件名和資源限制關(guān)鍵詞行：指定工作類型、模型化學(xué)和選項(xiàng)＊空行＊說明行：計(jì)算的簡(jiǎn)要描述＊空行＊給出計(jì)算體系的幾何結(jié)構(gòu)(包括電荷,多重度)＊空行指定分子幾何機(jī)構(gòu)中的變量值

空行

進(jìn)行其他計(jì)算輸入文件Link0Commands命令行：定義8Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件9Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件10在G98W下拉菜單中點(diǎn)擊“File-New”，屏幕上跳出如下圖所示的輸入文件編輯對(duì)話框。框內(nèi)工具條上各按鈕的功能為在G98W下拉菜單中點(diǎn)擊“File-New”，屏幕上跳出如11運(yùn)行作業(yè)將所有鍵入內(nèi)容核對(duì)無誤后點(diǎn)擊鈕，屏幕上跳出如圖所示的“Enteroutputfilename”窗口，要求用戶確認(rèn)或更改輸出文件名：運(yùn)行作業(yè)將所有鍵入內(nèi)容核對(duì)無誤后點(diǎn)擊鈕，屏幕上跳出如圖所示的12程序默認(rèn)的輸出文件與輸入文件同名（后綴改為out）。為便于查閱對(duì)照，一般不應(yīng)將其更改而直接點(diǎn)擊“保存”鈕。此時(shí)，對(duì)話框消隱，作業(yè)立即啟動(dòng)。主窗口顯示如圖所示：程序默認(rèn)的輸出文件與輸入文件同名（后綴改為out）。為便于查13作業(yè)正常結(jié)束后G98W主窗口的形貌如圖所示：作業(yè)正常結(jié)束后G98W主窗口的形貌如圖所示：14用外部文本編輯器打開輸出文件，閱讀、分析和編輯計(jì)算結(jié)果用外部文本編輯器打開輸出文件，閱讀、分析和編輯計(jì)算結(jié)果15Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件16Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件17Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件18Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件19Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件20性質(zhì)計(jì)算-單點(diǎn)能性質(zhì)計(jì)算-單點(diǎn)能21Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件22Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件23Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件24Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件25Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件26Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件27Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件28Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件29性質(zhì)計(jì)算-幾何優(yōu)化勢(shì)能面性質(zhì)計(jì)算-幾何優(yōu)化勢(shì)能面30尋找極小值尋找極小值31Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件32尋找過渡態(tài)尋找過渡態(tài)33難處理的優(yōu)化難處理的優(yōu)化34練習(xí)練習(xí)35Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件36Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件37Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件38Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件39Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件40Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件41Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件42優(yōu)化時(shí)常用的關(guān)鍵詞%chk=td-fang-2-2#PB3LYP/6-31G*POPT(tight,maxcycle=200,restart)SCF(direct,maxcycle=200)GFINPUTIOP(6/7=3)TEST

tdat12.2601…..優(yōu)化時(shí)常用的關(guān)鍵詞%chk=td-fang-2-243頻率或者NMR計(jì)算#PB3LYP/6-31G*FREQGFINPUTIOP(6/7=3)TEST#PB3LYP/6-31G*NMRGFINPUTIOP(6/7=3)TEST頻率或者NMR計(jì)算#PB3LYP/6-31G*FREQ44GEN基組和PSEUDO#pB3LYP/GENPSEUDO=READGFinputPOPTTEST

au-au(PMe3)205-06-2003

01au0.00.00.0p0.00.01.9

auxx31.380000pxx42.440000cp51.950000P06-31+g(d)****Au0CEP-121G****

Au0CEP-121GGEN基組和PSEUDO#pB3LYP/GENPSEUD45CIS光譜計(jì)算CIS單點(diǎn)#PCIS(singlets,Nstates=30,root=1)/6-31G*TEST或者#PHF/6-31G*CIS(singlets,Nstates=30,root=1)TESTCIS優(yōu)化#PCIS(singlets,Nstates=30,root=1)/6-31G*POPTFREQTESTCIS光譜計(jì)算CIS單點(diǎn)46CIS相關(guān)關(guān)鍵詞Singlets只算單重態(tài) Triplets 只算三重態(tài)50-50 單重和三重態(tài)各占一半Root=N研究CIS計(jì)算的第幾個(gè)激發(fā)態(tài)Direct加快計(jì)算速度，減小硬盤使用空間Restart 從Chk文件中重新開始CIS計(jì)算Read 從Chk文件中讀CIS分析激發(fā)態(tài)電荷情況用Density=current或者Density=CIS CIS相關(guān)關(guān)鍵詞Singlets只算單重態(tài) 47接CIS優(yōu)化#CIS(restart)/3-21g*guess=readgeom=checkPOPTTEST或者#CIS/3-21g*POPT=restartTEST接CIS優(yōu)化#CIS(restart)/3-21g*gu48TD光譜計(jì)算#PB3LYP/6-31G*TD(singlets,Nstates=30,root=1)TEST如果中間斷電可以用下面來接，#PB3lyp/3-21g*TD=restartguess=readgeom=checkTESTTD光譜計(jì)算#PB3LYP/6-31G*TD(sing49TD相關(guān)關(guān)鍵詞Singlets只算單重態(tài) Triplets 只算三重態(tài)50-50 單重和三重態(tài)各占一半Root=N研究TD計(jì)算的第幾個(gè)激發(fā)態(tài)Direct加快計(jì)算速度，減小硬盤使用空間Read 從Chk文件中讀TD（G03有，好像G98A11.2也有）SOSDosum-overstatespolarizabilities,etc.TD相關(guān)關(guān)鍵詞Singlets只算單重態(tài) 50Gaussian中NBO計(jì)算#B3LYP/6-31G(d,p)Pop=(NBO,NPA,NBORead)ExampleofNBObondorders01C0.0000000.6656760.000000H0.9192781.2377390.000000H-0.9192391.2377870.000000C0.000000-0.6656760.000000H-0.919278-1.2377390.000000H0.919239-1.2377870.000000$nbobndidxfile…$endGaussian中NBO計(jì)算#B3LYP/6-31G(d,51消除自旋污染SCFDone:E(UHF)=-111.945340085A.U.after19cyclesConvg=0.3946D-08-V/T=2.0071

S**2=2.0318S**2=如果沒有自旋污染，它會(huì)等于s(s+1)，這里s等于1/2的未成對(duì)電子數(shù)倍在Gaussian中，選項(xiàng)“iop(5/14=2)”告訴程序用湮滅后的波函數(shù)產(chǎn)生布局?jǐn)?shù)分析,來降低自旋污染。消除自旋污染SCFDone:E(UHF)=-1152Gaussian中的不收斂問題的解決1)由于體系有很多能量相近的能級(jí)，導(dǎo)致計(jì)算不收斂。如果計(jì)算中采用的是Hartree-Fock方法或者其他的混合形式的交換相關(guān)勢(shì)（如B3LYP）,則可以嘗試一下的方法進(jìn)行改進(jìn)。2)采用更小的基組由于一定的基組對(duì)應(yīng)于一定精度和速度，所以更換基組并不在所有的情況下都適用。3）Levelshifting如果不收斂的原因是波函數(shù)的震蕩行為，通常是因?yàn)樵谙嘟哪芰可系奶┑幕旌稀?duì)于這種情況，我們可以采用levelshifting的方法。Levelshifting的含義是人工的升高非占據(jù)軌道的能級(jí)，以防止和最高占據(jù)軌道之間的混合，以達(dá)到收斂的目的。在Gaussian中此方法的關(guān)鍵詞為SCF=Vshift４）放寬收斂標(biāo)準(zhǔn)在Gaussian中設(shè)置收斂標(biāo)準(zhǔn)的命令行是Conv=7for10-7,對(duì)優(yōu)化有用Gaussian中的不收斂問題的解決1)由于體系有很多能量相53Gaussian中的不收斂問題的解決4）嘗試改變初始構(gòu)型此方法相當(dāng)于改變解非線性方程時(shí)改變初始值。5）在SCF中用QC選項(xiàng)在Gaussian中用SCF(QC)的關(guān)鍵字。此關(guān)鍵字將大大增加計(jì)算時(shí)間，但是收斂的機(jī)會(huì)更大。6）改變模型或方法可以考慮改變模型方法。比較常見的方法有HF,GVB,MCSCF,CASSCF,MPn等。改變模型方法通常也會(huì)收斂性質(zhì)。通常，精度更高的方法更難收斂。精度比較低的方法產(chǎn)生的計(jì)算結(jié)果可以作為高精度計(jì)算的初始猜測(cè)。7）增加最大循環(huán)步數(shù)Gaussian默認(rèn)的最大循環(huán)步數(shù)為64(SCF=DM或SCF=QC方法則為512)，Gaussian中的不收斂問題的解決4）嘗試改變初始構(gòu)型此方54Gaussian計(jì)算軟件的使用Gaussian計(jì)算軟件的使用55Gaussian功能介紹Gaussian是一個(gè)功能強(qiáng)大的量子化學(xué)綜合軟件包。其可執(zhí)行程序可在不同型號(hào)的大型計(jì)算機(jī)，超級(jí)計(jì)算機(jī)，工作站和個(gè)人計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，并相應(yīng)有不同的版本。高斯功能：分子能量和結(jié)構(gòu)過渡態(tài)能量和結(jié)構(gòu)鍵和反應(yīng)能量分子軌道多重矩原子電荷和電勢(shì)振動(dòng)頻率紅外和拉曼光譜核磁性質(zhì)極化率和超極化率熱力學(xué)性質(zhì)反應(yīng)路徑可執(zhí)行各類不同精度和理論檔次的MO計(jì)算，包括Hartree-Fock水平從頭算（HF）、Post-HF從頭算（各級(jí)CI和MP）、MC-SCF法、密度泛函理論（DFT），以及多種半經(jīng)驗(yàn)量子化學(xué)方法，進(jìn)行分子和化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)的理論預(yù)測(cè)。Gaussian功能介紹Gaussian是一個(gè)功能強(qiáng)大的量子56Gaussian的啟動(dòng)Gaussian的啟動(dòng)57Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件58工作環(huán)境初始化設(shè)置G98W安裝后的首次啟動(dòng)時(shí)需進(jìn)行工作環(huán)境初始化設(shè)置，規(guī)定主程序、檢查點(diǎn)文件、輸入輸出文件等默認(rèn)子目錄和路徑。其內(nèi)容記錄在G98W根目錄下的初始化文件g98w.ini上。用戶可以在啟動(dòng)G98W前用Notepad對(duì)該文件直接編輯修改，也可點(diǎn)擊“File”下拉菜單中的“Preference”選項(xiàng)在程序界面上進(jìn)行設(shè)定。下面介紹后一種初始化方式。在主窗口上打開下拉菜單File工作環(huán)境初始化設(shè)置G98W安裝后的首次啟動(dòng)時(shí)需進(jìn)行工作環(huán)境59點(diǎn)擊“Preference”選項(xiàng)后將跳出如圖所示的“GaussianPreference”對(duì)話框，圖中給出了填寫的實(shí)例。點(diǎn)擊“Preference”選項(xiàng)后將跳出如圖所示的“Gaus60Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件61輸入文件

Link0Commands＊RouteSection＊Blankline＊TitleSection＊Blankline＊MoleculeSpecification＊BlanklineVariablesSection

Blankline

AdditionalSections命令行：定義中間文件名和資源限制關(guān)鍵詞行：指定工作類型、模型化學(xué)和選項(xiàng)＊空行＊說明行：計(jì)算的簡(jiǎn)要描述＊空行＊給出計(jì)算體系的幾何結(jié)構(gòu)(包括電荷,多重度)＊空行指定分子幾何機(jī)構(gòu)中的變量值

空行

進(jìn)行其他計(jì)算輸入文件Link0Commands命令行：定義62Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件63Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件64在G98W下拉菜單中點(diǎn)擊“File-New”，屏幕上跳出如下圖所示的輸入文件編輯對(duì)話框?？騼?nèi)工具條上各按鈕的功能為在G98W下拉菜單中點(diǎn)擊“File-New”，屏幕上跳出如65運(yùn)行作業(yè)將所有鍵入內(nèi)容核對(duì)無誤后點(diǎn)擊鈕，屏幕上跳出如圖所示的“Enteroutputfilename”窗口，要求用戶確認(rèn)或更改輸出文件名：運(yùn)行作業(yè)將所有鍵入內(nèi)容核對(duì)無誤后點(diǎn)擊鈕，屏幕上跳出如圖所示的66程序默認(rèn)的輸出文件與輸入文件同名（后綴改為out）。為便于查閱對(duì)照，一般不應(yīng)將其更改而直接點(diǎn)擊“保存”鈕。此時(shí)，對(duì)話框消隱，作業(yè)立即啟動(dòng)。主窗口顯示如圖所示：程序默認(rèn)的輸出文件與輸入文件同名（后綴改為out）。為便于查67作業(yè)正常結(jié)束后G98W主窗口的形貌如圖所示：作業(yè)正常結(jié)束后G98W主窗口的形貌如圖所示：68用外部文本編輯器打開輸出文件，閱讀、分析和編輯計(jì)算結(jié)果用外部文本編輯器打開輸出文件，閱讀、分析和編輯計(jì)算結(jié)果69Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件70Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件71Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件72Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件73Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件74性質(zhì)計(jì)算-單點(diǎn)能性質(zhì)計(jì)算-單點(diǎn)能75Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件76Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件77Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件78Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件79Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件80Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件81Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件82Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件83性質(zhì)計(jì)算-幾何優(yōu)化勢(shì)能面性質(zhì)計(jì)算-幾何優(yōu)化勢(shì)能面84尋找極小值尋找極小值85Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件86尋找過渡態(tài)尋找過渡態(tài)87難處理的優(yōu)化難處理的優(yōu)化88練習(xí)練習(xí)89Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件90Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件91Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件92Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件93Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件94Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件95Gaussian計(jì)算軟件的使用綜述課件96優(yōu)化時(shí)常用的關(guān)鍵詞%chk=td-fang-2-2#PB3LYP/6-31G*POPT(tight,maxcycle=200,restart)SCF(direct,maxcycle=200)GFINPUTIOP(6/7=3)TEST

tdat12.2601…..優(yōu)化時(shí)常用的關(guān)鍵詞%chk=td-fang-2-297頻率或者NMR計(jì)算#PB3LYP/6-31G*FREQGFINPUTIOP(6/7=3)TEST#PB3LYP/6-31G*NMRGFINPUTIOP(6/7=3)TEST頻率或者NMR計(jì)算#PB3LYP/6-31G*FREQ98GEN基組和PSEUDO#pB3LYP/GENPSEUDO=READGFinputPOPTTEST

au-au(PMe3)205-06-2003

01au0.00.00.0p0.00.01.9

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Au0CEP-121GGEN基組和PSEUDO#pB3LYP/GENPSEUD99CIS光譜計(jì)算CIS單點(diǎn)#PCIS(singlets,Nstates=30,root=1)/6-31G*TEST或者#PHF/6-31G*CIS(singlets,Nstates=30,root=1)TESTCIS優(yōu)化#PCIS(singlets,Nstates=30,root=1)/6-31G*POPTFREQTESTCIS光譜計(jì)算CIS單點(diǎn)100CIS相關(guān)關(guān)鍵詞Singlets只算單重態(tài) Triplets 只算三重態(tài)50-50 單重和三重態(tài)各占一半Root=N研究CIS計(jì)算的第幾個(gè)激發(fā)態(tài)Direct加快計(jì)算速度，減小硬盤使用空間Restart 從Chk文件中重新開始CIS計(jì)算Read 從Chk文件中讀CIS分析激發(fā)態(tài)電荷情況用Density=current或者Density=CIS CIS相關(guān)關(guān)鍵詞Singlets只算單重態(tài) 101接CIS優(yōu)化#CIS(restart)/3-21g*guess=readgeom=checkPOPTTEST或者#CIS/3-21g*POPT=restartTEST接CIS優(yōu)化#CIS(restart)/3-21g*gu102TD光譜計(jì)算#PB3LYP/6-31G*TD(singlets,Nstates=30,root=1)TEST如果中間斷電可以用下面來接，#PB3lyp/3-21g*TD=restartguess=readgeom=checkTESTTD光譜計(jì)算#PB3LYP/6-31G*TD(sing103TD相關(guān)關(guān)鍵詞Singlets只算單重態(tài) Triplets 只算三重態(tài)50-50 單重和三重態(tài)各占一半Root=N研究TD計(jì)算的第幾個(gè)激發(fā)態(tài)Direct加快計(jì)算速度，減小硬盤使用空間Read 從Chk文件中讀TD（G03有，好像G98A11.2也有）SOSDosum-overstatespolarizabilities,etc.TD相關(guān)關(guān)鍵詞Singlets只算單重態(tài) 104Gaussian中NBO計(jì)算#B3LYP/6-31G(d,p)Pop=(NBO,NPA,NBORead)ExampleofNBObondorders01C0.0000000.6656760.000000H0.9192781.2377390.000000H-0.9192391.2377870.000000C0.000000-0.6656760.000000H-0.919278-1.2377390.000000H0.919239-1.2377870.000000$nbobndidxf