Gaussian计算软件的使用

Gaussian计算软件的使用Gaussian功能介绍Gaussian是一个功能强大的量子化学综合软件包。其可执行程序可在不同型号的大型计算机，超级计算机，工作站和个人计算机上运行，并相应有不同的版本。高斯功能：分子能量和结构过渡态能量和结构键和反应能量分子轨道多重矩原子电荷和电势振动频率红外和拉曼光谱核磁性质极化率和超极化率热力学性质反应路径可执行各类不同精度和理论档次的MO计算，包括Hartree-Fock水平从头算（HF）、Post-HF从头算（各级CI和MP）、MC-SCF法、密度泛函理论（DFT），以及多种半经验量子化学方法，进行分子和化学反应性质的理论预测。Gaussian的启动工作环境初始化设置G98W安装后的首次启动时需进行工作环境初始化设置，规定主程序、检查点文件、输入输出文件等默认子目录和路径。其内容记录在G98W根目录下的初始化文件g98w.ini上。用户可以在启动G98W前用Notepad对该文件直接编辑修改，也可点击“File”下拉菜单中的“Preference”选项在程序界面上进行设定。下面介绍后一种初始化方式。在主窗口上打开下拉菜单File点击“Preference”选项后将跳出如图所示的“GaussianPreference”对话框，图中给出了填写的实例。输入文件Link0Commands＊RouteSection＊Blankline＊TitleSection＊Blankline＊MoleculeSpecification＊BlanklineVariablesSectionBlanklineAdditionalSections命令行：定义中间文件名和资源限制关键词行：指定工作类型、模型化学和选项＊空行＊说明行：计算的简要描述＊空行＊给出计算体系的几何结构(包括电荷,多重度)＊空行指定分子几何机构中的变量值空行进行其他计算在G98W下拉菜单中点击“File-New”，屏幕上跳出如下图所示的输入文件编辑对话框。框内工具条上各按钮的功能为运行作业将所有键入内容核对无误后点击钮，屏幕上跳出如图所示的“Enteroutputfilename”窗口，要求用户确认或更改输出文件名：程序默认的输出文件与输入文件同名（后缀改为out）。为便于查阅对照，一般不应将其更改而直接点击“保存”钮。此时，对话框消隐，作业立即启动。主窗口显示如图所示：作业正常结束后G98W主窗口的形貌如图所示：用外部文本编辑器打开输出文件，阅读、分析和编辑计算结果性质计算-单点能性质计算-几何优化势能面寻找极小值寻找过渡态难处理的优化练习优化时常用的关键词•%chk=td-fang-2-2•#PB3LYP/6-31G*POPT(tight,maxcycle=200,restart)SCF(direct,maxcycle=200)GFINPUTIOP(6/7=3)TEST••tdat12.26•01•…..频率或者NMR计算•#PB3LYP/6-31G*FREQGFINPUTIOP(6/7=3)TEST•#PB3LYP/6-31G*NMRGFINPUTIOP(6/7=3)TESTGEN基组和PSEUDO•#pB3LYP/GENPSEUDO=READGFinputPOPTTEST••au-au(PMe3)205-06-2003••01•au0.00.00.0•p0.00.01.9••auxx31.380000•pxx42.440000•cp51.950000•P0•6-31+g(d)•****•Au0•CEP-121G•****••Au0•CEP-121GCIS光谱计算•CIS单点•#PCIS(singlets,Nstates=30,root=1)/6-31G*TEST或者•#PHF/6-31G*CIS(singlets,Nstates=30,root=1)TEST•CIS优化•#PCIS(singlets,Nstates=30,root=1)/6-31G*POPTFREQTESTCIS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CIS计算的第几个激发态Direct加快计算速度，减小硬盘使用空间•Restart从Chk文件中重新开始CIS计算•Read从Chk文件中读CIS•分析激发态电荷情况用•Density=current或者Density=CIS接CIS优化•#CIS(restart)/3-21g*guess=readgeom=checkPOPTTEST•或者•#CIS/3-21g*POPT=restartTESTTD光谱计算•#PB3LYP/6-31G*TD(singlets,Nstates=30,root=1)TEST•如果中间断电可以用下面来接，•#PB3lyp/3-21g*TD=restartguess=readgeom=checkTESTTD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G98A11.2也有）•SOSDosum-overstatespolarizabilities,etc.Gaussian中NBO计算•#B3LYP/6-31G(d,p)Pop=(NBO,NPA,NBORead)•ExampleofNBObondorders•01•C0.0000000.6656760.000000•H0.9192781.2377390.000000•H-0.9192391.2377870.000000•C0.000000-0.6656760.000000•H-0.919278-1.2377390.000000•H0.919239-1.2377870.000000•$nbobndidxfile…$end消除自旋污染•SCFDone:E(UHF)=-111.945340085A.U.after19cycles•Convg=0.3946D-08-V/T=2.0071S**2=2.0318•S**2=如果没有自旋污染，它会等于s(s+1)，这里s等于1/2的未成对电子数倍•在Gaussian中，选项“iop(5/14=2)”告诉程序用湮灭后的波函数产生布局数分析,来降低自旋污染。Gaussian中的不收敛问题的解决•1)由于体系有很多能量相近的能级，导致计算不收敛。•如果计算中采用的是Hartree-Fock方法或者其他的混合形式的交换相关势（如B3LYP）,则可以尝试一下的方法进行改进。•2)采用更小的基组由于一定的基组对应于一定精度和速度，所以更换基组并不在所有的情况下都适用。•3）Levelshifting•如果不收敛的原因是波函数的震荡行为，通常是因为在相近的能量上的泰的混合。对于这种情况，我们可以采用levelshifting的方法。Levelshifting的含义是人工的升高非占据轨道的能级，以防止和最高占据轨道之间的混合，以达到收敛的目的。在Gaussian中此方法的关键词为SCF=Vshift•４）放宽收敛标准•在Gaussian中设置收敛标准的命令行是Conv=7for10-7,对优化有用Gaussian中的不收敛问题的解决•4）尝试改变初始构型此方法相当于改变解非线性方程时改变初始值。•5）在SCF中用QC选项•在Gaussian中用SCF(QC)的关键字。此关键字将大大增加计算时间，但是收敛的机会更大。•6）改变模型或方法•可以考虑改变模型方法。比较常见的方法有HF,GVB,MCSCF,CASSCF,MPn等。改变模型方法通常也会收敛性质。通常，精度更高的方法更难收敛。精度比较低的方法产生的计算结果可以作为高精度计算的初始猜测。•7）增加最大循环步数•Gaussian默认的最大循环步数为64(SCF=DM或SCF=QC方法则为512)，