Gaussian计算软件的使用

1、1 Gaussian计算软件的使用计算软件的使用 2 Gaussian功能介绍功能介绍 Gaussian是一个功能强大的量子化学综合软件包。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。应有不同的版本。 高斯功能：高斯功能： 分子能量和结构分子能量和结构 过渡态能量和结构过渡态能量和结构 键和反应能量键和反应能量 分子轨道分子轨道 多重矩多重矩 原子电荷和电势原子电荷和电势 振动频率振动频率 红外和拉曼光谱红外和拉曼光谱 核磁

2、性质核磁性质 极化率和超极化率极化率和超极化率 热力学性质热力学性质 反应路径反应路径 可执行各类不同精度和理论档次的可执行各类不同精度和理论档次的MO 计算，包括计算，包括Hartree-Fock 水平从水平从 头算（头算（HF）、）、Post-HF 从头算（各级从头算（各级CI 和和MP）、）、MC-SCF法、密度泛法、密度泛 函理论（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），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。性质的理论预测。 3 Gaussian 的启动的启动 4 5 工作环境初始化设置工作环境初始化设置 G98W 安装后的首次启动

3、时需进行工作环境初始化设置，规定主程序、检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 根目根目 录下的初始化文件录下的初始化文件g98w.ini 上。用户可以在启动上。用户可以在启动G98W 前用前用Notepad 对对 该文件直接编辑修改，也可点击该文件直接编辑修改，也可点击“File”下拉菜单中的下拉菜单中的“Preference”选项选项 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

4、口上打开下 拉菜单拉菜单File 6 点击点击“Preference”选项后将跳出如图所示的选项后将跳出如图所示的“Gaussian Preference” 对话框，图中给出了填写的实例。对话框，图中给出了填写的实例。 7 8 输入文件输入文件 Link 0 Commands Route Section Blank line Title Section Blank line Molecule Specification Blank line Variables Section Blank line Additional Sections 命令行：定义中间文件名和资源限制命令行：定义中间文件名和

5、资源限制 关键词行：指定工作类型、模型化学和选项关键词行：指定工作类型、模型化学和选项 空行空行 说明行：计算的简要描述说明行：计算的简要描述 空行空行 给出计算体系的几何结构给出计算体系的几何结构(包括电荷包括电荷,多重度多重度) 空行空行 指定分子几何机构中的变量值指定分子几何机构中的变量值 空行空行 进行其他计算进行其他计算 9 10 11 在在G98W 下拉菜单中点击下拉菜单中点击“File-New”，屏幕上跳出如下图所示的输入文件编辑，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对话框。框内工具条上各按钮的功能为 12 运行作业运行作业 将所有键入内容核对无

6、误后点击钮，屏幕上跳出如图所示的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“Enter output filename”窗口，要求用户确认或更改输出文件名：窗口，要求用户确认或更改输出文件名： 13 程序默认的输出文件与输入文件同名（后缀改为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）。为便于查阅对照，一般 不应将其更改而直接点击不应将其更改而直接点击“保存保存”钮。此时，钮。此时，对话框消隐，作业立即启动对话框消隐，作业立即启动。主窗。主窗 口显示如图所示：口显示如图所示： 14 作业正常结束后作业正常结束后G98W 主窗口的形貌如图所示：主窗口的形貌

7、如图所示： 15 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 16 17 18 19 20 21 性质计算性质计算-单点能单点能 22 23 24 25 26 27 28 29 30 性质计算性质计算-几何优化几何优化 势能面势能面 31 寻找极小值寻找极小值 32 33 寻找过渡态寻找过渡态 34 难处理的优化难处理的优化 35 练习练习 36 37 38 39 40 41 42 43 优化时常用的关键词 %chk=td-fang-2-2 #P B3LYP/6-31G* POPT(tight, maxcycle=200,res

8、tart) SCF(direct,maxcycle=200) GFINPUT IOP(6/7=3) TEST td at 12.26 0 1 . 44 频率或者NMR计算 #P B3LYP/6-31G* FREQ GFINPUT IOP(6/7=3) TEST #P B3LYP/6-31G* NMR GFINPUT IOP(6/7=3) TEST 45 GEN基组和PSEUDO #p B3LYP/GEN PSEUDO=READ GFinput POPT TEST au-au(PMe3)2 05-06-2003 0 1 au 0.0 0.0 0.0 p 0.0 0.0 1.9 auxx3 1.3

9、80000 pxx4 2.440000 cp5 1.950000 P 0 6-31+g(d) * Au 0 CEP-121G * Au 0 CEP-121G 46 CIS光谱计算 CIS 单点 #P CIS(singlets,Nstates=30, root=1)/6- 31G* TEST 或者 #P HF/6-31G* CIS(singlets,Nstates=30, root=1) TEST CIS 优化 #P CIS(singlets,Nstates=30, root=1)/6- 31G* POPT FREQ TEST 47 CIS相关关键词 Singlets 只算单重态 Triplet

10、s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 48 接CIS优化 # CIS(restart)/3-21g* guess=read geom=check POPT TEST 或者 # CIS/3-21g* POPT=restart TEST 49 TD光谱计算 #P B3LYP/6-31G* TD(singlets,Nstates=30,

11、 root=1) TEST 如果中间断电可以用下面来接， #P B3lyp/3-21g* TD=restart guess=read geom=check TEST 50 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, etc. 51 Gaussian中NBO计算 # B3LYP/6-31G(d

12、,p) Pop=(NBO, NPA, NBORead) Example of NBO bond orders 0 1 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 52 消除自旋污染 SCF Done: E(UHF) = -111.945340

13、085 A.U. after 19 cycles Convg = 0.3946D-08 -V/T = 2.0071 S*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。 53 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。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如果计算中采用的是Hartree-Fock方法或者其他的混合形式方法或者其他的混合形式 的交换相关

14、势（如的交换相关势（如B3LYP）,则可以尝试一下的方法进行改进。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，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。所以更换基组并不在所有的情况下都适用。 3）Level shifting 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，我们可以采用的能量上的泰的混合。对于这种情况，我们可以采用level shifting的方法。的方法。Level shifting的含义是人工的

15、升高非占据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。在敛的目的。在Gaussian中此方法的关键词为中此方法的关键词为SCF=Vshift ）放宽收敛标准）放宽收敛标准 在在Gaussian中设置收敛标准的命令行是中设置收敛标准的命令行是Conv=7 for 10-7 ,对对 优化有用优化有用 54 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）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。改变初始值。 5）在）在SCF中用中用QC选项选项 在在Gaussian中用中用SCF(QC)的关键字。此关键字将大大增的关键字。此关键字将大大增 加计算时间，但是收敛的机会更大。加计算时间，但是收敛的机会更大。 6）改变模型或方法）改变模型或方法 可以考虑改变模型方法。比较常见的方法有可以考虑改变模型