Gaussian中如何为不同原子指定不同基组
Gaussian03技术讲座 分子坐标、基组选择和常见出错处理
1个和2个单电子时自旋多重度的确定
容易知道，闭壳层体系的自旋多重度为1。具有一个单电子的体系自旋多重 度为2。余下类推。
成对电子对自旋多重度没有贡献。
几个自旋多重度判断的例子
1. 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, 基态电子排布：1s1 1s2 2s1 2s2 2s22p1 2s22p2 2s22p3 2s22p4 未成对电子数： 1 0 1 0 1 2 3 3 F 2s22p5 1
http://www.theochem.uni-stuttgart.de/pseudopotentials
基组的输入
Gaussian自带基组：
1. 单一基组的输入: 所有原子采用相同基组 # MP2/6-31G* 。。。。。。
2. 多个基组输入：不同原子采用不同基组 # MP2/gen 。。。。。。。 Title 01 分子描述 CHO0 6-311G** **** SP0 6-31G* ****
2.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; Fe 4s23d６ 4个自旋平行单电子 S=2， 自旋多重度为5；
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。
1. 假设结构中缺少标号为9，10 的两个H原子；需要添加 2. 去掉Center Number列数据，即为前8个原子的直角坐标； 3. 原子类型列可留可去
gaussian的oniom案例
gaussian的oniom案例Gaussian是一款常用的计算化学软件，其中的ONIOM（Our own N-layered Integrated molecular Orbital and Molecular mechanics）方法是一种用于大分子体系计算的多尺度方法。
以下是使用Gaussian 进行ONIOM计算的案例：假设我们有一个包含数千个原子的蛋白质分子，并且我们想要计算其电子结构。
由于该分子太大，直接进行全量子化学计算将非常耗时且计算量大。
此时，我们可以使用ONIOM方法将分子划分为多个层次，并在不同层次上采用不同的计算方法。
首先，我们可以将整个分子划分为两个部分：高层（我们感兴趣的区域）和底层（与高层相互作用的环境）。
在高层中，我们可以使用高级别的方法（如密度泛函理论或高级别基组）进行精确的计算。
而在底层中，我们可以使用较低级别的方法（如分子力学或低级别基组）进行近似计算。
然后，我们使用Gaussian软件进行ONIOM计算。
首先，我们需要准备输入文件，其中包括分子的几何结构、计算方法、基组以及ONIOM的层次设置。
在输入文件中，我们可以指定高层的原子和计算方法，以及底层的原子和计算方法。
在计算过程中，Gaussian将自动进行多尺度计算。
首先，它会对整个分子进行初步的能量优化，以确定分子的几何结构。
然后，它会在高层中使用高级别方法进行精确的计算，并在底层中使用低级别方法进行近似计算。
通过在不同层次上使用不同的计算方法，我们可以大大减少计算量并提高计算效率。
最后，Gaussian将输出计算结果，包括分子的能量、电荷分布、光谱性质等。
我们可以使用这些结果进行进一步的分析和解释。
总之，通过使用Gaussian软件进行ONIOM计算，我们可以对大分子体系进行有效的多尺度计算，从而深入了解其电子结构和性质。
在Gaussian计算中,应该注意的十个问题
在Gaussian计算中，为了确定优化得到的几何结构是势能面上的局域极小点还是鞍点，或者要得到相关的热力学性质，经常需要对优化后的几何结构进行振动分析。
这里我们将讨论几个频率计算中常见的一些问题。
希望能对初学Gaussian的人有所帮助。
首先，原则上说，振动频率分析只对稳定结构有意义。
这里所说的稳定结构包括是势能面上的局域极小点和鞍点。
如下图1所示是一维自由度上的势能面，A和B处在势能面的局域极小点，而处在势能面的鞍点上。
他们在都处在平衡位置（原子核受力为零），不同的是，A和B来说离开平衡位置会受到指向平衡位置处的力，而C离开平衡位置会受到远离平衡位置的力。
因此A和B处在稳定平衡点，C处在不稳定平衡点。
实际上，一个分子可以有很多的自由度，如果在所有自由度上分子都处在稳定平衡，就是稳定的分子。
频率分析得结果是所有频率都是正的，表明这是一个局域的极小点。
如果分子只在一个自由度上处于不稳定平衡位置，其他自由度上都处在稳定平衡位置，说明该结构是一阶鞍点。
分子在稳定自由度方向上的振动才是真实的振动，在不稳定自由度方向上的实际上是不会有振动的。
不过我们可以对不稳定方向上的运动也按振动来做数学处理，会的到负的振动频率，我们称它为虚频。
虚频的出现表明该结构为鞍点。
第二，Gaussian计算中，频率的计算一定要在和分子结构优化相同的方法，基组下进行，否则计算的结果是没有意义的。
我们知道，任何理论水平下的计算，都是在一定的近似下进行的，不同的理论水平的近似程度是不同的。
在一种理论水平A下优化的稳定结构Geom_A会和另一种理论水平B下优化的稳定结构Geom_B有差别，也就是说Geom_A不会是理论水平B下的稳定结构。
根据前面我们所讨论的，在理论水平B下对一个不稳定的结构进行频率分析是没有意义的。
图2示意说明了不同理论水平下稳定点结构的不同。
图2 不同理论水平下优化的稳定结构是不同的第三，频率计算中可以考虑同位素效应（Freq=ReadIsotopes）。
Gaussian基础课件
Gaussian输入文件
额外的输入信息
一些Route部分的关键词相配合的信息
1. 2. 3. 4. 5. 6. 与分子说明部分以一个空行相间隔 不同的原子/元素使用不同的基组; 输入自定义的基组/赝势; NBO计算控制语句; 溶剂模型参数; 其它必要的语句。
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
分子说明部分
电荷与自旋多重度
1. 二者总是成对出现； 2. 特殊计算可以有若干套电荷和多重度； 3. 电荷设置相对简单，但多重度的设置需要对 自己的体系有着深入的了解，后面有专题进 行介绍；
Gaussian输入文件
分子说明部分
1. 2. 3.
分子结构
实验测得结构（可采用PDB、MDL、CIF等各式）； 根据化学直觉写出坐标； 使用GaussView或其它图形界面搭建。
Gaussian03技术讲座 分子坐标、基组选择和常见出错处理
1.82600000 -0.419403200
0.713500000 -0.456818500
0.102100000
1.10350480
S 1 1.00
0.363000000E-01 1.00000000
P 3 1.00
h
34
19.4800000 -0.470282000E-01
2.38900000 0.624884100
0.962800000 0.587636100
D 1 1.00
0.226200000
1.00000000
b.其他光谱数据 1. 微波波谱测量 2. 振-转光谱数据
h
9
手写内坐标的建立
例1：NH3（不考虑对称性）
•N
将第一个原子放在坐标原点 三个原子
• H 1 r1
将第二个原子放在Z轴上 确定右手
• H 1 r2 2 a2
将第三个原子放在Z-X平面上 直角坐标
• H 1 r3 2 a3 3 b3
根据右手定则确定Y轴位置
6
0 0.325869 1.823153 0.000000
6
0 -0.325869 -1.823153 0.000000
1
0 -1.416515 0.645244 0.000000
1
0 1.416515 -0.645244 0.000000
1
0 1.412852 1.870022 0.000000
1
Gaussian03技术讲座
分子坐标、基组选择和常见出错处理
张祥 北京宏剑讯科软件技术有限公司
h
1
G03W 输入界面
h
2
基本输入命令： LinK 0 命令
高斯试验基组选择
《什么样的泛函和基组的组合，适合做的事情》B3LYP对于纯金属的体系并不是一个好的泛函许多的文献都证明了这一点TPSS是个不错的选择这些都是我自己科研经验和以前读的文献的总结。
也没写什么参考文献，就是随便扯扯，这就全凭自己的经验和记忆啦，想到哪儿写到哪儿。
这里面肯定有不对的，甚至有荒谬之极的东西，还请大家指正。
也希望自己抛砖引玉，其他高手也讲讲自己的经验。
很少见到高手们总结自己的科研经验和阅览的文献。
小卒我这个屁股上还没褪干净蛋壳的小菜鸟，只好抛出一块又丑又粗糙的破砖，引引高手们的美玉啦。
以下探讨均不涉及cluster。
主要是有机化合物、以及金属离子和有机配体组建成的配合物。
其计算也都是基于单个分子的计算。
周期体系不在考虑之列——这是一句无奈的词句，因为我的研究方向不在此处，所以我确实没有仔细思考过它们1分子结构、键长和键角：对于比较轻的元素，比如CHON之类，b3lyp/6-311++g**就很优秀，如果把基组加到了aug-cc-pv?z的程度，就没什么大的必要了。
有人甚至说，Cl以前的元素用6-31g就好，如果有孤对电子加个d就行了，如果带负电荷就加个弥散。
对于一些中等重量的元素，LanL2DZ或者DZVP之类的基组就不错啦，没必要加更高的机组了，加了也是浪费。
Fe的LanL2DZ有人换成SDD试过，换了以后得到不同基态结果，千万小心使用SDD。
第一行过渡金属，如果只有一个，那么6-311+g*的计算量还是可以承受的；两个及两个以上，非赝势很难算。
lanl2dz和sdd都是比较好的选择。
除非做单点算，否则非要上mp2算就没太大必要了。
再重一些，比如稀土，LanL2DZ就不行了，M. Dolg先生搞出来的那个基组，斯图加特RECP 的-GTO占了大部分市场份额。
而泛函选择上，百分之四十用的是B3LYP，百分之四十用的是B3PW91，百分之五用的是MPn族，百分之五用的是CCSD(T)族，百分之五用的是PBE 族，百分之五用的是经过改进的半经验。
gaussian基组 分子轨道
Gaussian基组分子轨道1.概述分子轨道理论是描述分子结构和化学键的理论框架，而Gaussian基组则是计算分子轨道的常用方法之一。
本文将从Gaussian基组和分子轨道的基本概念入手，探讨其在化学研究中的应用。
2.Gaussian基组的基本概念Gaussian基组是一种用高斯函数来表示原子轨道的方法，它可以更准确地描述电子分布在原子核周围的情况。
在Gaussian基组中，原子轨道通常被表示为一组高斯函数的线性组合，而分子轨道则可以通过将原子轨道线性组合得到。
Gaussian基组的选择对计算结果的精度有着重要的影响，常见的Gaussian基组包括STO-nG、3-21G、6-31G 等。
3.分子轨道的概念分子轨道是描述分子中电子运动情况的波函数，它是原子轨道在分子中的线性组合。
分子轨道可以分为成键轨道和非成键轨道，成键轨道对应于化学键的形成，而非成键轨道则对应于分子中的非键电子。
在分子轨道理论中，分子轨道的构成和性质对于理解分子的结构和化学性质有着重要的意义。
4.Gaussian基组在分子轨道计算中的应用Gaussian基组在分子轨道计算中起着至关重要的作用，它可以通过数值方法求解分子的波函数，并从而得到分子的电子结构和性质。
通过Gaussian基组的选择和适当的计算方法，可以对分子的光谱性质、反应机理等进行理论计算。
Gaussian基组的精度和计算效率也成为了当前化学计算研究的重要课题。
5.结论通过本文的介绍，我们对Gaussian基组和分子轨道的基本概念有了更深入的了解。
Gaussian基组在分子轨道理论中具有重要的应用价值，它为研究分子结构和反应机理提供了重要的理论工具。
随着化学计算方法的不断发展，Gaussian基组在化学研究中的地位将会更加突出，为我们揭示化学世界的奥秘。
Gaussian基组在分子轨道计算中的应用随着计算机技术的快速发展，Gaussian基组在分子轨道计算中的应用范围越来越广泛。
第四章 Gaussian软件的使用
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，内存并非给得越多越好，最有效率的方法是 根据作业类型估算所需要内存的大小
不同作业使用内存的估算方法
M + 2NB2
M：不同类型作业需要的最小内存， NB ：计算所使用基函数的数目 作业类型 SCF能量 SCF梯度 SCF振动分析 MP2能量 MP2梯度 MP2振动分析
高角动量基组
• 6-31G(2d)就是在6-31G 基础上增加两个 d 轨道的函数，而6-311++G(3df，3pd) 则增加了更多的极化函数，包括三个分 裂的价键基组，在重原子和氢原子上加 的弥散函数，在重原子上加的三个d 函 数和一个f 函数，在氢原子上加的三个p 函数和一个d 函数。这样的基组在电子 相关方法对于描述电子之间的作用有很 重要意义。
第4周期以后的原子的基组
• 第4周期以上的原子的基组很难处 理。由于存在非常大的核，原子核 附近的电子通过有效核电势方法 (ECP)进行了近似，这一处理同时 也包含了相对论效应。这其中， LANL2DZ 是最有名的基组。
基组的选择
L0
Gaussian
Overlay0
L001 L101 L102 L122
Water ennergy
01 O H 1 R1 H 1 R1 2 a1 R1=1.04 a1=104.0
title：作业的简要描述，段后加空行
Molecular Specification：
分子说明部分，段后通常加空行
% Section(link 0)
定义计算过程中的临时文件
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Gaussian中如何为不同原子指定不同基组We m ay need a larger basis to describe the atom s involved in reaction, whil e describingthe rest of the system with sm aller basis sets.In this case, we need the "Gen" keywordA sam ple input:#gfinput iop(6/7=3)#B3LYP/Gen Opt……<blank line>N1 N2 N3 06-311++G(d,p)****N4 N5 N6 06-31G****<blank line>17:08 | 添加评论 | 固定链接 | 查看引用通告(0) | 写入日志如何寻找transition state如何寻找transition stateAnswer:A sam ple route section#gfinput iop(6/7=3)#B3LYP/6-31G(d) Opt(TS,Noeigen)In order to increase the efficiency of the saddle point search,we could cal culatethe force constants by adding "CalcFC" keyword.#gfinput iop(6/7=3)#B3LYP/6-31G(d) Opt(TS,Noeigen,Cal cFC)We can also ask Gassian to autom ati cally generate a gues structure for the reactionby using keyword "QST3" or "QST2"#gfinput iop(6/7=3)#B3LYP/6-31G(d) Opt(QST3,Noeigen,CalcFC)A+B-->C Reactant //title section0 1structure of A+BA+B-->C Product0 1structure of CA+B-->C TS0 1guess structure for the TSNote:the corresponding atom s need to appear in the sam e order within all th e m olecule specifications.发信人: ghb (Never is a long tim e), 信区: Gaussian标题: Re: 如何寻找transition state?发信站: BBS 大话西游站(Sat Jan 5 11:10:02 2002)找TS好像也不是那么简单我试了一下用QST2优化一个光环化反应的TS用PM3方法，竟然out文件有240M！而且link died at L9999ft死了仔细想想，其实也就是对反应物分子和产物分子的Redandunt coordinate按照设定的path＝N做N等分，从这条路径找到一个近似的TS如果用Z-m atrix一般都不会收敛然后再逐步调整，根据Hessian判断是否到达了真正的TS我试过这样做，不知道是否有用，大家讨论讨论吧：用WinMopac2.0也可以做半经验的IRC计算，但不一定要从TS开始可以选定Reaction Coordinate，让他从反应分子变到产物分子例如对某个键断裂反应，选键长为反应坐标可以写成这样的形式：1.5,1.6,1.7,1.725,1.75,…,3.4,3.6,4.0,…在可能的TS附近可以写多一点然后开始IRC，这样能够得到每个反应坐标处的一个初始构型当然也有能量，键级等等Winm opac做这个非常方便，只要吧要做IRC的设为-1，不优化的设为0，优化的设为1 利用这些初始构型，固定每个反应坐标，用比较高的基组进行优化比如B3LYP/6-31G*这样得到一系列构性，其基态能量最高者是否就是TS？当然许多情况下还应该计算激发态，比如光反应。
寻找transition state是量子化学中比较难的一个问题吧因为体系的波函数不如基态来的那么比较容易描述关于你具体的说的那个反应，我觉得做法上可能有些技巧可以利用如在做SQT2是，一般都不会直接输入反应物和产物的坐标而是会相应作些调整，比如将active bond伸长15%~20%左右这样做有利于加快计算速度还有，transition state对基组和理论的选取非常敏感所以要谨慎17:04 | 添加评论 | 固定链接 | 查看引用通告(0) | 写入日志Si的计算最近在用Gauss研究和Si有关的体系。
和导师讨论之后有一些收获，与大家共享。
1、理论分析Si原子基态组态为3s23p2，即3s轨道填满，3p轨道填2个电子。
这2个同科p电子耦合可以形成3P，1D和1S共三个谱项，每个谱项对应于一个总能。
其中3P为基态，是9（3×3）重简并的（这里不考虑LS耦合）；1D和1S为激发态，分别是5重和单重简并的；因此共15个态。
其能量由低到高的顺序可以由洪特规则判断为：3P1D–1S。
如果允许一个s电子激发到p轨道，则可以形成3s13p3的激发组态。
由1个s电子和3个同科p 电子耦合可能形成的谱项可以如下判定：首先考虑3个同科p电子耦合，可以形成2P，2D和4S三个谱项；再耦合一个s电子，则可能形成的谱项为1P，3P；1D，3D；3S和5S，它们分别是3重、9重、5重、15重、3重和5重简并的，共40个态。
由洪特规则判断其能量由低到高的顺序为：5S–3D–3P–3S–1D–1P。
如果允许两个s电子都激发到p轨道，形成更高的激发组态3s03p4，则可能形成的谱项与3p2相同，为3P，1D和1S。
因此对于单重态Si原子，可能的谱项按能量由低到高应为：1D–1S–1D–1P–1D–1S；一共有5+1+5+3+5+1＝20个不同的态；而对于三重态Si原子，可能谱项的顺序则为：3P–3D–3P–3S–3P，一共有9+15+9+3+9＝45个不同的态。
接下来我们用CAS分别对单重态和三重态进行计算。
2、使用CAS进行计算单重态Si原子对于CAS计算，需要指定活性空间的电子数N和分子轨道数M。
对于Si原子，选择3s和3p价电子为活性空间的电子，并把3s和3p轨道作为活性空间的分子轨道，即N＝4，M=4。
作为一个例子，这里选择较小的基组STO-3G计算。
在通常情况下，还需要使用Guess=Alter或Guess=Perm ute以确定所选的轨道是所需的。
但由于这个例子非常简单，因此无需进行判断。
首先用如下的输入对单重态Si原子进行计算：#P CASSCF(4,4)/STO-3GSi Atom Singlet0 1Si在输出文件中可以找到如下的信息（部分被省略）：PRIMARY BASIS FUNCTION= 1 2 1 22 SYMMETR Y TYPE = 31 21 33 SYMMETR Y TYPE = 11 31 3……20 SYMMETR Y TYPE = 13 43 4NO OF BASIS FUNCTIONS = 20 NO TO BE DELETED = 0第一行“PRIMARY BASIS FUNCTION= 1 2 1 2”给出初始组态。
在这个计算中活性空间一共有4个轨道，可以编号为1，2，3，4；并填入4个电子（2个alpha电子、2个beta电子）。
这里“ 1 2 1 2”前面的“ 1 2”表示2个alpha电子分别填入1和2轨道，后面的“ 1 2”表示2个beta电子也填入1和2轨道。
接下来输出的是激发组态，每3行表示一个组态。
其中第一行是序号，及对称类型，第二行表示alpha电子的填充情况，第三行表示beta电子的填充情况。
例如：2 SYMMETR Y TYPE = 31 21 3表示第2个组态（即第1个激发组态）中2个alpha电子填入1和2轨道，而两个beta电子则填入1和3轨道。
其余类推。
从输出文件中可以看出，这4个电子在我们选定的4个轨道中一共可以形成20个不同的态，这和我们前面的分析是符合的。
接下来我们加上NRoot=20选项输出所有20个能量本征值：#P CASSCF(4,4,NRoot=20)/STO-3GSi Atom Singlet0 1Si能量本征值的输出结果如下（省略了本征函数的结果）：( 1) EIGENVALUE -285.4244894198( 2) EIGENVALUE -285.4244894198( 3) EIGENVALUE -285.4244894198( 4) EIGENVALUE -285.4244894198( 5) EIGENVALUE -285.4244894198( 6) EIGENVALUE -285.3800354911( 7) EIGENVALUE -284.9597239594( 8) EIGENVALUE -284.9597239594( 9) EIGENVALUE -284.9597239594(10) EIGENVALUE -284.9597239594(11) EIGENVALUE -284.9597239594(12) EIGENVALUE -284.9050226210(13) EIGENVALUE -284.9050226210(14) EIGENVALUE -284.9050226210(15) EIGENVALUE -284.6587631295(16) EIGENVALUE -284.6587631295(17) EIGENVALUE -284.6587631295(18) EIGENVALUE -284.6587631295(19) EIGENVALUE -284.6587631295(20) EIGENVALUE -284.5391130431可以看出( 1)到( 5)是5重简并的，对应于我们分析的1D (3s23p2)；( 6)不简并，对应于1S (3s23p2)；接下来的( 7)到(11)则对应于1D (3s23p2)；(12)到(14)对应于1P (3s13p3)；(15)到(19)对应于1D (3s03p4)；(20)对应于1S (3s03p4)。
顺序与简并度都与我们的判断完全符合。
另一方面，实验上可以定出Si原子在某些态跃迁时对应的光子频率（以cm-1为单位），因此可以得到对应态之间的能量差。