1、1Gaussian計算軟件的使用計算軟件的使用2Gaussian功能介紹功能介紹Gaussian是一個功能強大的量子化學綜合軟件包。是一個功能強大的量子化學綜合軟件包。其可執行程序可在不其可執行程序可在不同型號的大型計算機，超級計算機，工作站和個人計算機上運行，并相同型號的大型計算機，超級計算機，工作站和個人計算機上運行，并相應有不同的版本。應有不同的版本。高斯功能：高斯功能：分子能量和結構分子能量和結構 過渡態能量和結構過渡態能量和結構鍵和反應能量鍵和反應能量 分子軌道分子軌道多重矩多重矩 原子電荷和電勢原子電荷和電勢振動頻率振動頻率 紅外和拉曼光譜紅外和拉曼光譜核磁性質核磁性質 極化率和超

2、極化率極化率和超極化率熱力學性質熱力學性質 反應路徑反應路徑可執行各類不同精度和理論檔次的可執行各類不同精度和理論檔次的MO 計算，包括計算，包括Hartree-Fock 水平從水平從頭算（頭算（HF）、）、Post-HF 從頭算（各級從頭算（各級CI 和和MP）、）、MC-SCF法、密度泛法、密度泛函理論（函理論（DFT），以及多種半經驗量子化學方法，進行分子和化學反應），以及多種半經驗量子化學方法，進行分子和化學反應性質的理論預測。性質的理論預測。3Gaussian 的啟動的啟動45工作環境初始化設置工作環境初始化設置G98W 安裝后的首次啟動時需進行工作環境初始化設置，規定主程序、檢安裝

3、后的首次啟動時需進行工作環境初始化設置，規定主程序、檢查點文件、輸入輸出文件等默認子目錄和路徑。其內容記錄在查點文件、輸入輸出文件等默認子目錄和路徑。其內容記錄在G98W 根目根目錄下的初始化文件錄下的初始化文件g98w.ini 上。用戶可以在啟動上。用戶可以在啟動G98W 前用前用Notepad 對該對該文件直接編輯修改，也可點擊文件直接編輯修改，也可點擊“File”下拉菜單中的下拉菜單中的“Preference”選項在選項在程序界面上進行設定。下面介紹后一種初始化方式。在主窗口上打開下拉程序界面上進行設定。下面介紹后一種初始化方式。在主窗口上打開下拉菜單菜單File6點擊點擊“Prefer

4、ence”選項后將跳出如圖所示的選項后將跳出如圖所示的“Gaussian Preference”對對話框，圖中給出了填寫的實例。話框，圖中給出了填寫的實例。78輸入文件輸入文件 Link 0 CommandsRoute SectionBlank lineTitle SectionBlank lineMolecule SpecificationBlank line Variables Section Blank line Additional Sections 命令行：定義中間文件名和資源限制命令行：定義中間文件名和資源限制 關鍵詞行：指定工作類型、模型化學和選項關鍵詞行：指定工作類型、模型化學

5、和選項空行空行說明行：計算的簡要描述說明行：計算的簡要描述空行空行給出計算體系的幾何結構給出計算體系的幾何結構(包括電荷包括電荷,多重度多重度)空行空行 指定分子幾何機構中的變量值指定分子幾何機構中的變量值 空行空行 進行其他計算進行其他計算91011在在G98W 下拉菜單中點擊下拉菜單中點擊“File-New”，屏幕上跳出如下圖所示的輸入文件編輯，屏幕上跳出如下圖所示的輸入文件編輯對話框?？騼裙ぞ邨l上各按鈕的功能為對話框。框內工具條上各按鈕的功能為12運行作業運行作業將所有鍵入內容核對無誤后點擊鈕，屏幕上跳出如圖所示的將所有鍵入內容核對無誤后點擊鈕，屏幕上跳出如圖所示的“Enter outp

6、ut filename”窗口，要求用戶確認或更改輸出文件名：窗口，要求用戶確認或更改輸出文件名：13程序默認的輸出文件與輸入文件同名（后綴改為程序默認的輸出文件與輸入文件同名（后綴改為out）。為便于查閱對照，一般）。為便于查閱對照，一般不應將其更改而直接點擊不應將其更改而直接點擊“保存保存”鈕。此時，鈕。此時，對話框消隱，作業立即啟動對話框消隱，作業立即啟動。主窗。主窗口顯示如圖所示：口顯示如圖所示：14作業正常結束后作業正常結束后G98W 主窗口的形貌如圖所示：主窗口的形貌如圖所示：15用外部文本編輯器打開輸出文件，閱讀、分析和編輯計算結果用外部文本編輯器打開輸出文件，閱讀、分析和編輯計算

7、結果161718192021性質計算性質計算-單點能單點能222324252627282930性質計算性質計算-幾何優化幾何優化勢能面勢能面31尋找極小值尋找極小值3233尋找過渡態尋找過渡態34難處理的優化難處理的優化35練習練習3637383940414243優化時常用的關鍵詞 %chk=td-fang-2-2 #P B3LYP/6-31G* POPT(tight, maxcycle=200,restart) SCF(direct,maxcycle=200) GFINPUT IOP(6/7=3) TEST td at 12.26 0 1 .44頻率或者NMR計算 #P B3LYP/6-31

8、G* FREQ GFINPUT IOP(6/7=3) TEST #P B3LYP/6-31G* NMR GFINPUT IOP(6/7=3) TEST45GEN基組和PSEUDO#p B3LYP/GEN PSEUDO=READ GFinput POPT TEST au-au(PMe3)2 05-06-2003 0 1au 0.0 0.0 0.0 p 0.0 0.0 1.9 auxx3 1.380000pxx4 2.440000cp5 1.950000P 0 6-31+g(d) * Au 0 CEP-121G * Au 0 CEP-121G 46CIS光譜計算 CIS 單點 #P CIS(sin

9、glets,Nstates=30, root=1)/6-31G* TEST 或者 #P HF/6-31G* CIS(singlets,Nstates=30, root=1) TEST CIS 優化 #P CIS(singlets,Nstates=30, root=1)/6-31G* POPT FREQ TEST47CIS相關關鍵詞 Singlets 只算單重態 Triplets只算三重態 50-50單重和三重態各占一半 Root=N 研究CIS計算的第幾個激發態Direct 加快計算速度，減小硬盤使用空間 Restart從Chk文件中重新開始 CIS 計算 Read從Chk文件中讀 CIS 分

10、析激發態電荷情況 用 Density=current 或者Density=CIS 48接CIS優化 # CIS(restart)/3-21g* guess=read geom=check POPT TEST 或者 # CIS/3-21g* POPT=restart TEST49TD光譜計算 #P B3LYP/6-31G* TD(singlets,Nstates=30, root=1) TEST 如果中間斷電可以用下面來接， #P B3lyp/3-21g* TD=restart guess=read geom=check TEST50TD相關關鍵詞 Singlets 只算單重態 Triplets

11、 只算三重態 50-50單重和三重態各占一半 Root=N 研究TD計算的第幾個激發態Direct 加快計算速度，減小硬盤使用空間 Read從Chk文件中讀 TD （G03有，好像G98 A11.2也有） SOS Do sum-over states polarizabilities, etc. 51Gaussian中NBO計算# B3LYP/6-31G(d,p) Pop=(NBO, NPA, NBORead) Example of NBO bond orders 0 1C 0.000000 0.665676 0.000000H 0.919278 1.237739 0.000000H -0.9

12、19239 1.237787 0.000000C 0.000000 -0.665676 0.000000H -0.919278 -1.237739 0.000000H 0.919239 -1.237787 0.000000$nbo bndidx file $end52消除自旋污染 SCF Done: E(UHF) = -111.945340085 A.U. after 19 cycles Convg = 0.3946D-08 -V/T = 2.0071 S*2 = 2.0318 S*2=如果沒有自旋污染，它會等于s(s+1)，這里s等于1/2的未成對電子數倍 在Gaussian中，選項“iop

13、(5/14=2)” 告訴程序用湮滅后的波函數產生布局數分析,來降低自旋污染。 53Gaussian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，導致計算不收斂。由于體系有很多能量相近的能級，導致計算不收斂。 如果計算中采用的是如果計算中采用的是Hartree-Fock方法或者其他的混合形式方法或者其他的混合形式的交換相關勢（如的交換相關勢（如B3LYP）,則可以嘗試一下的方法進行改進。則可以嘗試一下的方法進行改進。 2)采用更小的基組由于一定的基組對應于一定精度和速度，采用更小的基組由于一定的基組對應于一定精度和速度，所以更換基組并不在所有的情況下都適用。所以更換基組并不在所有的情況

14、下都適用。 3）Level shifting 如果不收斂的原因是波函數的震蕩行為，通常是因為在相近如果不收斂的原因是波函數的震蕩行為，通常是因為在相近的能量上的泰的混合。對于這種情況，我們可以采用的能量上的泰的混合。對于這種情況，我們可以采用level shifting的方法。的方法。Level shifting的含義是人工的升高非占據的含義是人工的升高非占據軌道的能級，以防止和最高占據軌道之間的混合，以達到收軌道的能級，以防止和最高占據軌道之間的混合，以達到收斂的目的。在斂的目的。在Gaussian中此方法的關鍵詞為中此方法的關鍵詞為SCF=Vshift ）放寬收斂標準）放寬收斂標準 在在Gaussian中設置收斂標準的命令行是中設置收斂標準的命令行是Conv=7 for 10-7 ,對對優化有用優化有用54Gaussian中的不收斂問題的解決 4）嘗試改變初始構型此方法相當于改變解非線性方程時）嘗試改變初始構型此方法相當于改變解非線性方程時改變初始值。改變初始值。 5）在）在SCF中用中用QC選項選項 在在Gaussian中用中用SCF(QC)的關鍵字。此關鍵字將大大增的關鍵字。此關鍵字將大大增加計算時間，但是收斂的機會更大。加計算時間，但是收斂的機會更大。 6）改變模型或方法）改變模型或方法 可以考慮改變模型方法。比較常見的方法有可以考慮改變模型方法