Gaussian入门
gaussian相关基础知识
1“零点能”是指：量子在绝对温度的零点下仍会保持震动的能量，这个振动幅度会随着温度增加而加大。
“零点能”就是原子核旋转惯性能。
我们生活生产除核中子间斥力能外都是利用的核旋能，包括身体发热所需能量等，当然也包括燃烧、发光、发热和“磁”线圈产生的“磁力”。
零点能是对分子的电子能量的矫正，表明了在0K 温度下的分子的振动能量对电子能量的影响。
当比较OK 时的热动力学性质时，零点能需要被加到总能量中。
2密度泛函理论的基本原理是: 体系的基态能量是由电子的密度唯一确定的,其基本方程为Kohn-Sham方程, 它与HF方程在形式上完全一样, 只不过是用交换相关泛函代替HF的交换部分而已.在原理上是可以精确计算的,如果可以确定它的精确泛函的话。
但是, 由于其泛函没有一套系统的方法来逼近精确泛函，因此其必须从经验来确定泛函.这就是DFT近似的根源。
3 当体系变的松散时，ab initio 和DFT 基本上得不到最稳定的结构，你可以先用分子力学去优化一下。
或者你需要固定的原子是不是太大，如果可以作为环境处理的话，可以考虑QM/MM。
另外，初次优化基组不要用太大，逐步提高。
4如果你计算freq有个很小的虚频，可以用改变网格来消虚频。
默认的网格是75302，加入这个命令是指定99590网格。
5 L9999 出错就是说在默认的循环次数里未完成所要求的工作,无法写输出文件。
6一般地，优化所得驻点的性质（极小点还是过渡态）要靠频率来确定；而对过渡态，要确定反应路径（即到底是哪个反应的过渡态）必需要做IRC 了，不然靠不住的（往往用QST 找到的过渡态并不一定就是连接输入反应物和产物的过渡态）。
7在我们用QST2 或QST3 来优化过渡态时，需输入反应物和产物，实际上反应物和产物的输入顺序是没有关系的。
就是说，先输反应物后输产物和先输产物后输反应物得到的是同样的过渡态。
这也好理解，QST2 里对过渡态的初始猜测实际上是程序自动将输入的反应物和产物的各变量取个平均，所以输入顺序是没有关系的。
《Gaussian培训》课件
Gaussian软件的发展历程
• Gaussian软件的发展历程可以追溯到上世纪80年代，自1980年代中期以来，Gaussian软件不断推出新的版本，并逐渐实 现了从单一的量子化学计算软件到计算化学综合平台的转变。目前，Gaussian软件已经成为全球使用最广泛的计算化学软 件之一。
Gaussian软件的主要功能和应用领域
06
参考文献
参考文献
Gaussian 09, Revision A.01, Mopac 2012, and associated
tutorials and examples.
Gaussian 09, Revision A.01, Mopac 2012, and associated
tutorials and examples.
依据。
金属表面的结构和性质研究
要点一
总结词
Gaussian软件可用于金属表面结构的研究，预测表面 形貌、电子结构以及化学反应活性等性质。
要点二
详细描述
借助Gaussian软件，科研人员可以模拟金属表面的电 子云分布、能带结构以及化学反应活性等性质，为催 化剂设计、能源存储与转化等应用提供理论支持。
Gaussian培训
2023-11-12
目录
• Gaussian软件概述 • Gaussian计算方法介绍 • Gaussian软件操作流程 • Gaussian软件应用实例 • Gaussian软件的优缺点及未来发展 • 参考文献
01
Gaussian软件概述
Gaussian软件简介
• Gaussian软件是一款广泛应用于计算化学领域的软件，由美国 Gaussian公司开发。它提供了一系列的计算化学工具，包括分 子建模、量子化学计算、分子动力学模拟等，被广泛应用于药 物设计、材料科学、能源研究等领域。
Gaussian入门技巧一（自旋多重度）
Gaussian⼊门技巧⼀（⾃旋多重度）
关于⾃旋多重度
定义: 多重度＝2S+1, S=n*1/2,n为单电⼦数。
所以，关键是单电⼦的数⽬是多少。
当有偶数个电⼦时，例如 O2，共有16个电⼦，那么单电⼦数⽬可能是0，即8个alpha和8个beta电⼦配对，对应单重态，但是也可能是有9个α电⼦和7个β电⼦，那么能成对的是7对，还剩2个α没有配对，于是n=2,对应的是多重度3。
同理还可以有多重度5，7，9， ...⼀般⽽⾔,是多重度低的能量低,最稳定,所以,⼀般来说,偶数电⼦的体系多重度就是1。
但是也有例外，例如O2就是⼀个⼤家都知道的例⼦，它的基态是三重态，其单重态反⽽是激发态。
所以对于未知的体系，还是算⼏个保险⼀点，看哪个能量更低。
总结⼀下：
电⼦数⽬是偶数，未成对电⼦数⽬n=0,2,4,6,...⾃旋多重度是1,3,5,7,...
电⼦数⽬是奇数，未成对电⼦数⽬n=1,3,5,7,...⾃旋多重度是2,4,6,8,...
多数情况是多重度低的能量低，有时（特别是有“磁”性的时候，例如顺磁的O2，以及Fe啊什么的），可能会⾼多重度的能量低，所以需要都算算，看哪个能量更低。
《Gaussian入门》课件
打开外部编辑器
编辑输出文件
《Gaussian入门》
Gaussian 程序工具
将.chk文件转换为.fch文件，这种 文件可以使用图形软件打开
将.fch文件还原为.chk文件
从指定.chk文件中显示作业的 route section和title
将.chk文件转换成文本格式
将以前版本的Gaussian产生的 .chk文件转换为G03的.chk文件
Volume
计算分子体积
IrcMax 在指定反应途径上找能量最大值 Density=CheckPoint
Route Section
➢ Route Section以# 开始，# 控制作业的输出
✓ #N 正常输出；默认 (没有计算时间的信息) ✓ #P 输出更多信息。包括每一执行模块在开始和结束时与计算机系统有关的各种
信息 (包括执行时间数据，以及SCF计算的收敛信息) ✓ #T 精简输出：只打印重要的信息和结果。
%int=name.int, %d2e=name.d2e
.int文件在计算过程中存储双电子积分, .d2e文件在计算过程中存储双电子积分的二阶导数
➢ 内存使用控制
%mem=n
控制运行过程中使用内存的大小,可以以W或者MB，GB为单位 default：6000000W＝48MB 综合考虑到计算的需要和硬件水平，内存《G并au非ssi给an入得门越》多越好，最有效率的方法是
分子说明部分，段后通常加空行
《Gaussian入门》
% Section(link 0)
➢ 定义计算过程中的临时文件
%chk=name.chk
.chk文件在计算中记录分子几何构型，分子轨道，力常数矩阵等信息
%rwf=name.rwf
高斯软件入门PPT课件
12
c.g98运行过程的控制：
不要随意点击！
最上行按钮的功能从左至右依次为： 开始运行g98；暂停进程；运行至下一模块(link)时暂停进程； 重新启动进程；清除进程(停止运算)；编辑批作业；运行完 当前任务后，暂停批作业；停止批作业的运算；观看计算结 果；打开文本编辑器；
2021/7/24
13
(2). Linux平台：
2021/7/24
18
说明：
1.根据不同的任务，某些模块需重复调用多次； 2.通常耗时较多的模块有：L5,L7,L8,L9,L10,L11等，此外，
L8~L11这些模块的执行对内存和硬盘的需求较大； 3.若L9999未能正常执行完毕，则表明计算过程存在问题，需
检查之；
4.可根据各个模块的功能，对g98程序进行简化，例如如果用 户通常只用g98进行能量计算，则可只保留L1~6和L9999模块 其它模块可以删除去。
直接运行setup.exe，其余步骤按提示操作即可；也可将其它机 器上将已安装好的G98直接拷贝到本机，但需设置运行环境。 对Linux平台： a.若G98是经过压缩过的(文件结尾为gz)，用gunzip命令解压： 例如： gunzip g98.linux.tar.gz b.若G98是打包的(文件结尾为tar)，用tar命令将其释放： 例如： tar xvf g98.linux.tar c.设置环境变量，以c shell为例，在用户根目录下的.cshrc文件 添加下列内容：(也可在执行g98前逐条运行) setenv g98root /home/test/src(设置g98所在目录，根据实际情况修改)
量子化学计算方法
章永凡 福州大学化学系
2003年3月
2021/7/24
Gaussian基础课件
Gaussian输入文件
Title部分
为方便对计算信息进行系统的管理，Gaussian09允许在输 入文件中的Title部分对计算进行必要的描述。 一般的描述时要简明扼要，只要计算者能看懂就行。但需 要时描述也可以写的很详细，描述可以写在连续的很多行 中，在Title部分结束时以一个空行结尾。 在计算中，Gaussian09一般不会解读Title部分信息的意 义，只会将其原样打印到输出文件相应位置。但输入Title 部分时，一般不要使用@ # ! - _ \等与程序或系统控制相关 的字符，不要使用“control+字母”，尤其不要使用 “Ctrl+G”。
Gaussian输入文件
多步任务
在一个输入文件进行多个计算
使用--Link1– 命令：
%Chk=freq # HF/6-31G(d) Freq （Title和分子说明） ---空一行 --Link1-%Chk=freq # HF/6-31G(d) Geom=Check Guess=Read Freq=(ReadFC,ReadIsotopes) Frequencies at 300 K 定义电荷和自旋多重度 300.0 2.0 定义同位素
1. Link 0命令段： 2. Route部分： 3. Title部分 4. 分子说明部分； 5. 额外的输入信息
Gaussian输入文件
Gaussian输入文件概述
高斯输入文件举例：
%mem=2GB %chk=mychk #p hf/6-31g(d) pop=(reg,nboread) Water energy evaluation 0 1 O H H −−−−−−−−−Link 0命令段 −−−−−−−−−Route部分 −−−−−−−−−空行 −−−−−−−−−Title部分 −−−−−−−−−空行 −−−−−−−−−分子说明部分 −−−−−−−−−空行 −−−−−−−−−额外输入部分 −−−−−−−−−两个以上空行
Gaussian 高斯使用指南
1.2.1 输入格式 ……………………………………………………………61
1.2.2 输出的解释 ………………………………………………………61
2.高斯中自带的练习 …………………………………………………………64
第六章：单点能计算 ……………………………………………………………64
化学相关领域方面的功能都进行了增强。
1.研究大分子的反应和光谱
Gaussian 03 对 ONIOM 做了重大修改，能够处理更大的分子（例如，酶），可以研究有机体
系的反应机制，表面和表面反应的团簇模型，有机物光化学过程，有机和有机金属化合物的
取代影响和反应，以及均相催化作用等。
ONIOM 的其它新功能还有：定制分子力学力场；高效的 ONIOM 频率计算；ONIOM 对电、
2.3 电子结构理论…………………………………………………………7
第二章 安装和对软硬件的要求 …………………………………………………7
1．软硬件要求………………………………………………………………7
1.1 硬件环境………………………………………………………………7
1.2 操作系统………………………………………………………………8
2.5 工作环境初始化设置…………………………………………………10
第三章 高斯输入文件的创建和程序运行………………………………………11
1．创建输入文件的目的……………………………………………………11
2．常用的创建高斯输入文件的方法………………………………………11
2.1 利用晶体文件产生输入文件…………………………………………11
极化率和超极化率
清华Gaussian入门3
在 Chem3D 直接创建的输入文件（C2H6-631ss.GJF）上原子位置用笛卡儿坐标描述
用 Chem3D 直接创建的输入文件的最大优点是： 若对象是中性分子则文件被 G98W 读入后不经 修改也可直接运行，这为不打算致力精通 G98W 软件而又急于运用程序进行不太复杂的计算的用户 提供了很大的方便。因为不必查阅手册、掌握基本命令和关键词通常也能达到“瞎猫逮死耗子”的 目的。 然而， 根据计算作业的特殊需要， Gaussian 的许多关键词均设置多种选项 （Option） ， Chem3D 不能提供这些丰富的功能，因此，创建的文件只能适用于常规的计算项目。另外，Chem3D 直接创 建的输入文件采用的是笛卡儿坐标，无法施加分子对称性限制条件，故不适用于时对于对称性较高 分子的几何优化计算。 对于已具备计算量子化学基础知识的用户，推荐采用经 Chem3D 购建和预优化的分子先保存为 *.PDB 文件，然后再用 G98W 的 Utilities→NewMat 命令创建输入文件（见 5.2.1 节） 。在图 5-18 的 界面状态下用这种方法产生的输入文件如图 5-24 所示。
%Chk=Untitled-2.chk # RHF/6-31G(d,p) Opt(Tight) Pop=(Minimal) Untitled-2 0 C C H H H H H H 0 0 0 0 0 0 0 0 1 -0.752000 0.751984 -1.153000 -1.156998 -1.160004 1.152985 1.159988 1.156982 Test
ACCH ACCH ACCH ACCH ACCH ACCH
H3 -120. 0 H3 120. 0 H3 180. 0 H3 60. 0 H3 -60. 0
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Gaussian程序入门
Guassian程序功能
模型化学
模型化学的构成
闭壳层和开壳层
闭壳层和开壳层
闭壳层和开壳层
闭壳层和开壳层
基组（Basis Set）
基组（Basis Set <BS>）
基组类型
基组类型
最小基组（Minimal Basis Set）
分裂价基组（Split Valence Basis Set）
弥散函数（Diffuse Function）
高角动量基组（High Anglar Momenture BS）
有效核势基组（Effective Core Potential BS）
基组
半经验方法
半经验方法的局限性
Hartree-Fock理论的局限性
电子相关和后SCF方法
电子相关和后SCF方法
密度泛函理论（DFT）方法
不同理论方法的资源消耗
Gaussian Overlay1Overlay9,10,11,99
L101L102L122Overlay0L0
L001 Gaussian 程序的结构
link0: 初始化程序，控制overlay
link1: 读入并处理Route Section ，
建立要执行的link 列表
link9999: 终止计算Overlay99L9999
定制内存和硬盘
-M- 2MW
-#- MaxDisk=400MB
Gaussian程序使用的内存单位W
是双精度字，相当于8字节
2MW=16MB
设置方法：
将Default.r1文件改成default.rou
Gaussian 程序界面Preferences:
对Gaussian程序进行初
始化设置
自定义外部文字编辑器，用来打开.out文件
link.exe所在的文件夹
临时文件存放文件夹
Gaussian图形工具栏
批处理专用
开始作业
暂停当前作业
当前link后暂停终止当前作业和批处理
恢复当前作业在当前作业完成后终止批处理
终止当前作业编辑或建立批处理
打开外部编辑器
编辑输出文件
Gaussian 程序工具
将.chk文件转换为.fch文件，这种
文件可以使用图形软件打开
将.fch文件还原为.chk文件
从指定.chk文件中显示作业的
route section和title
将.chk文件转换成文本格式
将以前版本的Gaussian产生的
.chk文件转换为G03的.chk文件
Gaussian 程序工具
编辑批处理作业文件
转换不同格式的分子结构文件
读取.fch文件中的数据并生成
三维空间网格图
利用.chk文件中的分子轨道，
生成电子密度和静电势的空间
分布网格图
从.chk文件中打印出频率
和热化学数据
Gaussian 程序工具NewZmat工具界面
Gaussian程序的输入文件% Section
设定作业运行的环境变量
Route Section
设定作业的控制项
Title
作业题目
电荷与自旋多重度
Molecule Specification
分子说明
Gaussian作业的格式
%chk=water.chk % Section：行首以%开始，段后无空行%rwf=water.rwf
#p hf/6-31g scfcyc=250 scfcon=8 Route Section：行首以#开始，段后加空行Water title：作业的简要描述，段后加空行
0 1 Molecular Specification：
O 分子说明部分，段后通常加空行
H 1 R1
H 1 R1 2 a1
R1=1.04
a1=104.0
Route Section采用自由格式，大小写不敏感
✓同一行不同项之间可以使用空格，逗号和“/”连接；
例：#p hf/6-31g scfcyc=230 scfcon=8 #p,hf/6-31g,scfcyc=230,scfcon=8
✓关键词可以通过keyword =option,keyword(option),
keyword=(option1, option2, ...)，keyword( option1, option2, ...)指定
例：#p HF/STO-3G opt
#p HF/STO-3G opt=(TS,readfc)
Title Section
Title部分必须输入，但是程序并不执行，起标识和说明作用
Charge & Multipl.
输入分子的电荷和自旋多重度
例：
电荷多重度2s+1
H2O 0 1
H3O+ 1 1
·NO 0 2
O2 0 2
电荷多重度部分通常也算作分子说明
Molecular Specification
分子说明部分主要用来定义分子核相对位置
分子核相对位置可以用笛卡尔坐标，内坐标(Z-matrix)，或者是二者混合表示
笛卡尔坐标是内坐标的一种特殊形式
分子坐标的格式为:
元素符号, x, y, z
元素符号 (n) 原子1 键长原子2 键角原子3 二面角 [格式代码] (0,180)
以原子在分子中的序数表示通过右手规则确定
O2分子例1：使用HF方法，优化 H
2
%chk=h2o2.chk
%rwf=h2o2.rwf
#p hf/6-31g opt
H2O2 energy calculation 0 1
H
O 1 0.9
O 2 1.4 1 105.0
H 3 0.9 2 105.0 1 120.0%chk=h2o2.chk
%rwf=h2o2.rwf
#p hf/6-31g opt
H2O2 energy calculation
0 1
H 0.000 0.0000.000 O 0.000 0.9000.000 O 1.350 1.2620.000 H 1.464 1.742-0.752
内坐标表示 笛卡尔直角坐标表示
上述两个作业将对H2O2分子的结构进行完全优化，包括所有的键长键角和二面角。
通过将内坐标定义成变量，可以对分子结构进行部分优化
%chk=h2o2.chk
%rwf=h2o2.rwf
#p hf/6-31g opt
H2O2 energy calculation 0 1
H
O 1 r1
O 2 r2 1 a1
H 3 r1 2 a1 1 d1
r1=0.9
r2=1.4
a1=105.0
d1=120.0
通过对两个键长和键角使用同一变量定义可以控制分子的对称性%chk=h2o2.chk
%rwf=h2o2.rwf
#p hf/6-31g opt
H2O2 energy calculation
0 1
H
O 1 r1
O 2 r2 1 a1
H 3 r1 2 a1 1 d1
r1=0.9
a1=105.0 变量部分d1=120.0
r2=1.4常量部分通过设定常量，可以使程序
只对分子结构进行部分优化
H4分子平面形分子例2： C
2
# HF/STO-3G OPT C2H4 opt
0 1
C
C 1 r1
H 1 r2 2 a1
H 1 r2 2 a1 3 180.0 H 2 r2 1 a1 3 0.0
H 2 r2 1 a1 4 0.0
r1=1.32
r2=1.09
a1=120.0✓通过同一个变量控制C-H键长✓把二面角定义为180和0的常量来控制分子的平面构型
单点能计算（SP）
单点能计算关键词设置
输入文件格式
输出文件的信息
输出文件的信息
分子轨道和轨道能级。