高斯讲座3-基本操作输入输出机器常见问题的解答(1)

1、基本操作北京宏剑讯科软件技术有限公司Beijing Hong-cam Software Technologies LtdG03W界面基本输入命令：基本输入命令： LinK 0 命令命令G03程序中有一个程序中有一个scratch文件夹，在其中定义几文件夹，在其中定义几个运行过程中要用到的文件（设置和命名）：个运行过程中要用到的文件（设置和命名）：% chk = name.chk% rwf = name.rwf% int = % d2e = name.d2e check 文件将纪录过程信息和结果信息，作业如文件将纪录过程信息和结果信息，作业如果正常完成，它将记录计算的结果；作业如

2、果非果正常完成，它将记录计算的结果；作业如果非正常中断，它也会记录中断前的中间结果，可以正常中断，它也会记录中断前的中间结果，可以在此基础上继续完成作业。在此基础上继续完成作业。rwf（读写文件）：一个复杂的计算过程，程序要（读写文件）：一个复杂的计算过程，程序要 不断的读取和写入信息（数据），不断的读取和写入信息（数据），rwf就是记录这就是记录这些读写的文件。些读写的文件。int（积分文件）：记录双电子积分结果的文件。（积分文件）：记录双电子积分结果的文件。d2e （微分文件）：记录二阶导数的文件。（微分文件）：记录二阶导数的文件。 作为缺省（作为缺省（default）,这些文件在成功地这

3、些文件在成功地作业运行之后，将被自动删除，但我们作业运行之后，将被自动删除，但我们总希望保留总希望保留check文件，以便利用它所文件，以便利用它所记录的信息做其他的作业。记录的信息做其他的作业。这些文件不能被直接打开，一般情况下这些文件不能被直接打开，一般情况下我们仅定义我们仅定义check文件，后面文件，后面3个文件都个文件都是很大的文件，及时地自动被删除，可是很大的文件，及时地自动被删除，可以节省磁盘空间。以节省磁盘空间。标题输入部分标题输入部分 这一部分也是必需的，但程序并不执行，它这一部分也是必需的，但程序并不执行，它出现在最后结果中，起标示和说明作用，应出现在最后结果中，起标示和说

4、明作用，应该是作业的特征信息。该部分也以一个空行该是作业的特征信息。该部分也以一个空行结束。结束。 G03的一些设置G03的批处理Default.Rou设置 在Scratch文件夹中的Default.Rou文件中设置G03程序运行的省缺参数： -M- 200MW -P- 4 -#- MaxDisk=10GB -#- SCF=Conventional or Direct -#- MP2=NoDirect or Direct -#- OPTCYC=200 -#- SCFCYC=200 -#- IOPs 设置 如iop（2/16=1）允许对称性改变Default.Rou设置中的冲突 Default

5、route: MaxDisk=2GB SCF=Direct MP2=Direct OPTCYC=200 SCFcyc=100 iop(2/16=1) iop(5/13=1) - # ccsd/6-31G* opt - L903/L905 and L906 can only do MP2.问题在于，P2=Direct！ 去掉这个设置，CCSD的作业就能进行了。因此，建议在Default设置中只设置内存，最大硬盘。 %mem=256MB %nproclinda=9 %nprocshared=2 %chk=a-cis-ts-spe %rwf=/tmp/gauss/1,2000MB,/tmp/gaus

6、s/2,2000MB,/tmp/gauss/3,2000MB,/tmp/gauss/4,2000MB,/tmp/gauss/5,2000MB,/tmp/gauss/6,2000MB,/tmp/gauss/7,2000MB,/tmp/gauss/8,2000MB#p mp2/6-311+g(d,p) geom=connectivityTitle:example0 1分子描述在cluster上的一个输入文件的实例：分子描述电荷整个分子体系所带净电荷自旋多重度由分子总电子自旋在Z轴分量必须是正数或半整数限制分子结构分子坐标（内坐标或直角坐标）连接性或其他修饰说明限制性空间轨道和非限制性空间轨道闭壳层

7、缺省为限制性空间轨道计算；开壳层缺省为非限制性空间轨道计算闭壳层缺省为限制性空间轨道计算；开壳层缺省为非限制性空间轨道计算应该用开窍层计算的体系 具有奇数个电子的体系（例如，离子或自由基） 激发态 具有特殊电子结构的体系，如外层具有2个或多个未成对电子的体系 具有键的解离，如反应中，需要将一对电子分开的过程的体系，这样的体系限制性计算将导致不正确结果（尽管电子数是偶数） 对于某些体系，需要用额外的关键词Guess=mix或者Guess=alter来强制得到非限制性的波函数。如何确定分子的自旋多重度 自旋多重度是看在有外加磁场情况下，体系可以稳定存在的微观状态数： a. 在有磁场存在下，分子的电

8、子总自旋在Z轴上的分量为整数或半整数时，才能稳定存在 b. 邻近的两个稳定状态之间Z轴分量应该相差1。 因此，它和体系的总电子自旋S有关：自旋多重度=2S+1 几个自旋多重度判断的例子（一）一、二周期原子的基态的自旋多重度判断：原子： H, He, Li， Be, B, C, N, O, F 基态电子排布：1s1 1s2 2s1 2s2 2s22p1 2s22p2 2s22p3 2s22p4 2s22p5未成对电子数： 1 0 1 0 1 2 3 2 1 多重度： 2 1 2 1 2 3 4 3 22.几个过渡原子的自旋多重度 Mn 4s23d5 5个自旋平行单电子 S=2.5 自旋多重度为6

9、; Fe 4s23d 4个自旋平行单电子 S=2， 自旋多重度为5；几个自旋多重度判断的例子（二）3. Fe2的自旋多重度有许多可能，哪个是基态需要根据实验或计算确定。 下面是其中一种可能的成键情况： 当左右两个Fe原子的未成对单电子自旋都平行时，S=4，自旋多重度是9；左边Fe单电子自旋向上，右边的自旋向下时，自旋多重度为1。平行自旋电子数和自旋多重度关系平行自旋电子数平行自旋电子数 0 1 2 3 4 S 0 1/2 1 3/2 2 自旋多重度自旋多重度2S1 1 2 3 4 5 理论理论S2 0.000 0.750 2.000 3.750 6.000输入分子结构坐标的来源输入分子结构坐标

10、的来源 1、自建、自建: a. 手写内坐标和混合内坐标手写内坐标和混合内坐标 b. 用分子作图软件创建用分子作图软件创建 1. ChemDraw 2. GaussView 3. Molden 2、分子结构的实验数据或数据库、分子结构的实验数据或数据库 a. 晶体结构数据晶体结构数据 1. x-ray单晶测量单晶测量 2. 中子衍射测量中子衍射测量 3. Cambridge 晶体结构数据库晶体结构数据库 Cambridge Structural Database (CSD) 4. PDB数据库数据库 b.其他光谱数据其他光谱数据 1. 微波波谱测量微波波谱测量 2. 振振-转光谱数据转光谱数据

11、手写内坐标的建立例例1：NH3（不考虑对称性）（不考虑对称性）N 将第一个原子放在坐标原点将第一个原子放在坐标原点 三个原子三个原子H 1 r1 将第二个原子放在将第二个原子放在Z轴上轴上 确定右手确定右手H 1 r2 2 a2 将第三个原子放在将第三个原子放在Z-X平面上平面上 直角坐标直角坐标H 1 r3 2 a3 3 b3 根据右手定则确定根据右手定则确定Y轴位置轴位置 系系 Variables或空行 从第四个原子开始，后面的从第四个原子开始，后面的r1=1.00 原子位置是确定的；不同的次序，原子位置是确定的；不同的次序，r2=1.01 是如何以何种和连接方式给出是如何以何种和连接方式

12、给出r3=1.02a2=109.a3=109.1b3=120.空行二面角的判断110 = -250 =110 360-110 = +250 = -110 360逆时针为正逆时针为正顺时针，为负顺时针，为负例例2：NH3（考虑对称性（考虑对称性C3v） X 使用一个虚原子来定位使用一个虚原子来定位 N 1 1.0 H 2 r1 1 a1 H 2 r1 1 a1 3 b1 H 2 r1 1 a1 3 -b1 Variables或空行 r1=1.00 a1=109. b1=120. 空行例例3：CH4 分子的两种写法分子的两种写法 （Td对称性）对称性）A：C1 H2 1 rH3 1 r 2 aH4

13、 1 r 2 a 3 bH5 1 r 2 a 3 br=1.09a=109.47122b=120.B：1 6 1 r1 2 r 1 a1 2 r 1 a 3 b1 2 r 1 a 4 br=1.09a=109.47122b=120.原子顺序可以改变，同一结构有多种写法原子顺序可以改变，同一结构有多种写法例4：CO2的内坐标三原子共线，一定需要虚原子定位.CX 1 1.0O 1 r 2 90.0 O 1 r 2 90.0 3 180.r=1.25建议：一般键角大于建议：一般键角大于175.度，应该加虚原子调节，否则容易造成优化中超过度，应该加虚原子调节，否则容易造成优化中超过180.度而出错度而

14、出错; 或者用直角坐标优化。或者用直角坐标优化。混合坐标写法从：优化的优化的1，3-丁二烯标准方向坐标开始丁二烯标准方向坐标开始 去掉去掉9和和10两个原子的直角坐标，以内坐标的方式再添加上去两个原子的直角坐标，以内坐标的方式再添加上去优化的优化的1，3-丁二烯标准方向坐标：丁二烯标准方向坐标：Center Atomic Atomic Coordinates (Angstroms)Number Number Type X Y Z - 1 6 0 -0.325869 0.651736 0.000000 2 6 0 0.325869 -0.651736 0.000000 3 6 0 0.32586

15、9 1.823153 0.000000 4 6 0 -0.325869 -1.823153 0.000000 5 1 0 -1.416515 0.645244 0.000000 6 1 0 1.416515 -0.645244 0.000000 7 1 0 1.412852 1.870022 0.000000 8 1 0 -1.412852 -1.870022 0.000000 9 1 0 -0.202294 2.771872 0.000000 10 1 0 0.202294 -2.771872 0.000000 1. 假设结构中缺少标号为假设结构中缺少标号为9，10 的两个的两个H原子；需要

16、添加原子；需要添加 2. 去掉去掉Center Number列数据，即为前列数据，即为前8个原子的直角坐标；个原子的直角坐标； 3. 原子类型列可留可去原子类型列可留可去得到的前得到的前8个原子的坐标：个原子的坐标：6 0 -0.325869 0.651736 0.0000006 0 0.325869 -0.651736 0.0000006 0 0.325869 1.823153 0.0000006 0 -0.325869 -1.823153 0.0000001 0 -1.416515 0.645244 0.0000001 0 1.416515 -0.645244 0.0000001 0 1.

17、412852 1.870022 0.0000001 0 -1.412852 -1.870022 0.000000H 3 r 7 a 1 b 添加的第添加的第9个原子（个原子（H）H 4 r1 8 a1 2 b1 添加的第添加的第9个原子（个原子（H）r=1.09 添加的变量初始数值添加的变量初始数值a=120.b=180.0r1=1.09a1=120.b1=180.手写坐标注意事项所有坐标常量，变量都要用浮点型数据；所有坐标常量，变量都要用浮点型数据；坐标变量前可以使用负号，但是不能用表达式坐标变量前可以使用负号，但是不能用表达式键角范围键角范围0.0角度角度180.0度度;描述二面角的参考原

18、子和当前原子中任何三原子不能共描述二面角的参考原子和当前原子中任何三原子不能共线；线；5. 参考原子只起定位作用，不一定选直接成键的原子；参考原子只起定位作用，不一定选直接成键的原子；6. 写有对称性分子坐标的经验：写有对称性分子坐标的经验： A: 优先级别优先级别: a. 对称中心原子对称中心原子(或添加虚原子到主轴或添加虚原子到主轴); b. 主轴上的原子主轴上的原子(或添加虚原子到主轴或添加虚原子到主轴)； C. 垂直于主轴的对称面，垂直于主轴的对称面，C2轴上原子；轴上原子； B: 等同坐标用相同变量表示，可以保证优化中保持原有对等同坐标用相同变量表示，可以保证优化中保持原有对称性；称

19、性； 指定周期体系指定周期体系周期体系在单位晶胞内用通常的分子说明方式指定。唯一周期体系在单位晶胞内用通常的分子说明方式指定。唯一必须得额外输入是在分子说明部之后，加上一维、二维或必须得额外输入是在分子说明部之后，加上一维、二维或三维的平移矢量（中间不需要空行），表示体系重复的方三维的平移矢量（中间不需要空行），表示体系重复的方向。向。下面的输入指定对氯丁橡胶做一维下面的输入指定对氯丁橡胶做一维PBC单点能计算单点能计算最后一行定义平移矢量。最后一行定义平移矢量。TV作为原子符号设定。作为原子符号设定。下面的分子说明是下面的分子说明是BN的二维的二维PBC计算使用的分子说明：计算使用的分子说明

20、：下面是砷化镓的三维下面是砷化镓的三维PBC计算所需的分子说明：计算所需的分子说明：指定同位素以及其它核参数指定同位素以及其它核参数同位素以及其它核参数可以在原子类型区域内，用加上同位素以及其它核参数可以在原子类型区域内，用加上括号的关键字和数值指定。括号的关键字和数值指定。C(Iso=13,Spin=3) 0.0 0.0 0.0这一行指定一个这一行指定一个13C原子，核自旋为原子，核自旋为3/2 (3 3/2 (3 * * 1/2) 1/2)，位于原点。位于原点。在参数列表里可以包含的项有：在参数列表里可以包含的项有： Iso=nIso=n：选择同位素。如果用整数指定原子质量，程序会：选择同位素。如果用整数指定原子质量，程序会自动使用相应的真实同位素质量自动使用相应的真实同位素质量( (例如，用例如，用1818指定指定18O，GaussianGaussian会使用数值会使用数值17.99916)17.99916)。 Spin=nSp