Gaussian计算软件的使用PPT课件
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《Gaussian培训》课件
结果分析
对计算结果进行分析，如 能量分解、轨道分析、电 荷分布等。
结果导出
将计算结果导出为其他软 件格式，如Xyz、Pdb等， 以便在其他软件中进行进 一步分析。
03
Gaussian软件进阶使用
高级计算方法
1 2 3
MP2方法
MP2方法是基于Hartree-Fock自洽场方法的二 阶Møller-Plesset微扰理论，适用于计算相对精 确的基态能量和电子相关效应。
反应机理研究案例
总结词
利用Gaussian软件进行反应机理研究，涉及反应路径计算、过渡态寻找和动力学模拟等。
详细描述
反应机理研究对于理解化学反应的本质和过程至关重要。Gaussian软件提供了反应路径计算和过渡态 寻找的方法，可以确定反应的最低能量路径和关键中间体。动力学模拟可以帮助研究反应速率和反应 机制，为实验设计和改进提供理论支持。
计算材料性质
02
材料模拟可以计算材料的电子结构、光学性质、力学性质、热
学性质等。
模拟软件
03
常用的材料模拟软件包括VASP、Quantum ESPRESSO和
CASTEP等。
04
Gaussian软件常件计算中最常见的问题之一，通常表 现为计算无法完成或结果不准确。
1990年代
Gaussian软件不断更新和 完善，逐渐成为广泛使用 的量子化学计算软件。
2000年代至今
Gaussian软件持续发展， 不断推出新版本，支持更 多的理论方法和基组，应 用领域也不断扩大。
02
Gaussian软件基本操作
文件操作
打开文件
使用“File”菜单中的 “Open”选项打开Gaussian 输入文件(.gjf或.gjfx)或输出文
量子化学计算方法-Gaussian的使用 ppt课件
go to file end: shift+g
go to n line: :n
(12) tar－文件打包命令(适用文件扩展名为tar) 该命令用于多个文件/目录的打包或解包，常用格式有： 文件打包：tar cvf 要打包成的文件名 要打包的文件 例：tar cvf model.tar * 生成 model.tar文件 解包： tar xvf 要解包的文件名 例：tar xvf model.tar
g03<输入文件名>输出文件名& 例：g03 < test.gjf > test.out & 说明：1)末尾的&符号表示将作业提交到后台计算，否则
在用户退出Linux时，作业将终止； 2)若运行g03出错，请检查环境变量是否设置正确，
尤其是用户权限上的问题；
(3) 观看计算结果： 使用vi命令，或采用tail命令跟踪计算输出： tail -f 输出文件名
c. Linux常用命令: (1)ls－显示文件清单，相当于DOS下的dir命令：
文件属性 所属用户
大小 创建时间
注：Linux系统下字符是大小写区分的
(2)cp－复制文件命令，相当于DOS下的copy命令: cp -rf
(3)mkdir－创建目录，相当于DOS下的md命令：
(4)rm－删除文件或目录，相当于DOS下的del命令： 删除文件 删除目录
计算作业提交过程：
a. 用户登录网关－通过SSH远程登录软件实现
SSH软件(SSHSecureShellClient-3.2.9.exe)可从网络上免费 下载，安装过程与通常软件安装类似。安装完毕后，设置 网关外部网的IP地址以及账号名即可使用。
点击Profiles设置IP地址及用户名
Gaussian软件基本介绍 ppt课件
20205946gaussian09程序结构模块名称功能link6xx布居分析和各种基本信息计算相关linkslink7xx单双电子积分的一阶偏微分hessian更新和处理用于优化和频率计算的相关信息的linkslink8xx积分变换微分变换相关linkslink9xx计算电子相关能有关的linkslink10xx求解cphf方程cpmcscf方程及计算相关性质的linkslink11xx各种微分计算link9999结束计算并总结计算结果gaussian程序运行中会显示lxxxxexe在运行其中l不是数字一而是字母l的小写代表linkxxxx是一个三位或者四位的数字表示程序所属的模块及其功能20205947gaussian09文件类型文件扩展名作用输入文件
1µm
随着计算机技术和理论化学方法的不断发展， Gaussian能够应用到尺度更大的体系中
2020/4/10
16
内容摘要
2020/4/10
17
GAUSSIAN 的功能
2020/4/10
18
Gaussian 的功能
对化学反应的全面研究
2020/4/10
19
研究反应机理
金催化剂催化1,5双烯重排机理
检查点文件 .chk .fchk
读写文件 .rwf
设置文件 其它文件 Cube文件
Default.Route .inp .de2等 .cub .cube
作用
告诉程序计算中使用的系统资源、运行计 算的类型和使用的方法、分子说明等信息
各种需要的计算结果，如优化的结构、布 居分析结果、分子轨道能量、模拟的各种 光谱信息等；
25
Gaussian的功能
2020/4/10
26
2020/4/10
1µm
随着计算机技术和理论化学方法的不断发展， Gaussian能够应用到尺度更大的体系中
2020/4/10
16
内容摘要
2020/4/10
17
GAUSSIAN 的功能
2020/4/10
18
Gaussian 的功能
对化学反应的全面研究
2020/4/10
19
研究反应机理
金催化剂催化1,5双烯重排机理
检查点文件 .chk .fchk
读写文件 .rwf
设置文件 其它文件 Cube文件
Default.Route .inp .de2等 .cub .cube
作用
告诉程序计算中使用的系统资源、运行计 算的类型和使用的方法、分子说明等信息
各种需要的计算结果，如优化的结构、布 居分析结果、分子轨道能量、模拟的各种 光谱信息等；
25
Gaussian的功能
2020/4/10
26
2020/4/10
《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。
第三章Gaussian软件的使用-new
%chk=h2o2.chk %rwf=h2o2.rwf #p hf/6-31g opt H2O2 energy calculation 01 H O 1 B1 O 2 B2 1 A1 H 3 B1 2 A1 1 D1 B1=0.9 A1=105.0 D1=120.0 B2=1.4
变量部分
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
%chk=h2o2.chk %rwf=h2o2.rwf #p hf/6-31g opt H2O2 energy calculation 01 H O 1 B1 O 2 B2 1 A1 H 3 B1 2 A1 1 D1 B1=0.9 B2=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
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：
H2O H3O+ · NO
电荷 0 1 0 多重度2s+1 1 1 2
电荷多重度部分通常也算作分子说明
Molecular Specification
局域密度 局域密度 近似 近似
价电子从头算 价电子从头算
模拟从头算 模拟从头算
自洽场 自洽场 从头算 从头算 SCFSCFab initio ab initio
分子碎片法 分子碎片法
浮动球 浮动球 高斯法 从头算法 高斯法
从头算法 Ab Initio Ab Initio
梯度近似 梯度近似
组态 组态 耦合 相互作用 耦合 相互作用 微扰处理 电子对 电子对 微扰处理 CI 独立 CI 多组态 独立 多组态 Hartree-Fock 电子对 自洽场 Hartree-Fock 电子对 自洽场 方程 方程
《Gaussian培训》课件
参数的选择和设置
输入文件参数
在使用Gaussian进行计算时，需要正确设置输入文件 参数，包括计算类型、分子结构、计算方法等。
软件参数设置
Gaussian软件中存在许多参数选项，需要根据具体的 计算需求进行相应的设置，如收敛标准、截断能等参数 ，以确保计算结果的准确性和可靠性。
06
参考资料
参考资料一：Gaussian入门指南
计算设置的调整
方法选择
根据不同的计算类型选择相应的 方法，如分子力学、量子力学等 。
基组选择
根据计算的精度要求选择合适的 基组，如DFT、MP2等。
收敛标准
控制计算结果的稳定性和精度， 通常需要多次尝试不同的收敛标 准以找到最佳结果。
输出结果的解析
结果概述
能量分析
几何结构
频率分析
包括计算类型、方法、基组、优 化目标等信息。
软件要求
Gaussian软件需要安装于Windows、Linux或Mac OS操作系统中，同时需要具备相应的软件环境，如 Fortran编译器、Python解释器等。
安全性和效率问题
安全性
在使用Gaussian进行计算时，需要注意数据的保密性和完整性，采取措施防止计算结果被篡改或窃取 。
效率问题
Gaussian软件计算量大，需要耗费大量时间和计算资源，因此在使用过程中需要注意效率问题，采用 有效的计算方法和参数设置来提高计算速度。
分子构型优化
通过寻找最低能量的分子构型，为 分子的稳定性和化学反应机理提供 依据。
能量计算
计算析
模拟分子的振动光谱，包括红外光 谱、核磁共振谱等。
势能面扫描
在给定的坐标轴上扫描构型，寻找 势能面的最低点或反应通道。
《高斯软件入门》课件
统计分析实例
通过实例深入理解高斯软件 在统计分析方面的应用和技 巧。
总结与展望
高斯软件的优越性
总结高斯软件的优势和特点，以及为什么它是数据分析的理想选择。
高斯软件的发展趋势
展望高斯软件未来的发展方向和趋势，激发你对技术的好奇心。
学习高斯软件的建议与方法
提供一些建议和学习方法，帮助你更高效地学习和掌握高斯软件。
高斯软件的优点和局 限性
讨论高斯软件的优点和局 限性，帮助你更好地了解 该软件的适用范围和限制。
高斯软件安装与环境配置
1 安装高斯软件的步骤
详细介绍高斯软件的安装过程，帮助你顺利完成安装。
2 配置系统环境变量
指导你如何配置系统环境变量，确保高斯软件可以在你的计算机上正常运行。
3 检查安装是否成功
提供一些简单的检查方法，确保你成功安装了高斯软件。
高斯软件基础知识
1
高斯软件的数据类型
介绍高斯软件支持的不同数据类型，如数值、字符和逻辑。
2
高斯软件的数组与向量
讲解高斯软件中数组和向量的定义、操作和应用。
3
高斯软件的函数与运算符
探索高斯软件提供的丰富函数和运算符，以及它们在数据处理中的作用。
高斯软件高级应用
高斯软件的图形绘制功能
展示高斯软件强大的图形绘制 功能，帮助你更直观地呈现数 据。
高斯软件的数据处理功能
介绍高斯软件用于数据
介绍高斯软件在统计分析方面 的功能和应用，助你深入理解 数据潜在的规律。
高斯软件编程实例
矩阵运算实例
通过实例演示高斯软件中矩 阵运算的基本操作和应用。
数据拟合实例
展示如何使用高斯软件进行 数据拟合和曲线拟合，帮助 你更好地分析数据模型。
第三章Gaussian软件的使用-new
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：
H2O H3O+ · NO
电荷 0 1 0 多重度2s+1 1 1 2
电荷多重度部分通常也算作分子说明
Molecular Specification
练习
• • • • 写出分子 H2C=C=O分子输入坐标 其中C=C: 1.35 C=O: 1.20 C-H: 1.09 写出苯分子内坐标 C=C: 1.30 C-H: 1.09
Gaussian的文件
• • • • Gjf 计算任务文件 Chk 临时文件 Rwf 读写文件 Out 输出文件
Gaussian程序界面和输入文件的构造
分子说明部分主要用来定义原子核相对位置
原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
(0,180)
以原子在分子中的序数表示
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)
%chk=h2o2.chk %rwf=h2o2.rwf #p hf/6-31g opt H2O2 energy calculation 01 H O 1 B1 O 2 B2 1 A1 H 3 B1 2 A1 1 D1 B1=0.9 A1=105.0 D1=120.0 B2=1.4
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Gaussian计算软件的使用
.
1
Gaussian功能介绍
Gaussian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 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。
高斯功能： 分子能量和结构 键和反应能量 多重矩 振动频率 核磁性质 热力学性质
过渡态能量和结构 分子轨道 原子电荷和电势 红外和拉曼光谱 极化率和超极化率 反应路径
G98W 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G98W 根目 录下的初始化文件g98w.ini 上。用户可以在启动G98W 前用Notepad 对该 文件直接编辑修改，也可点击“File”下拉菜单中的“Preference”选项在 程序界面上进行设定。下面介绍后一种初始化方式。在主窗口上打开下拉 菜单File
• CIS 优化
• #P CIS(singlets,Nstates=30, root=1)/631G* POPT FREQ TEST
.
46
CIS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
.
47
接CIS优化
• # CIS(restart)/3-21g* guess=read geom=check POPT TEST
.
5
点击“Preference”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。
.
6
.
7
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
关键词行：指定工作类型、模型化学和选项
＊空行
＊说明行：计算的简要描述
＊空行
＊给出计算体系的几何结构(包括电荷,多重度)
＊空行
指定分子几何机构中的变量值
空行
进行其他. 计算
8
• P0 • 6-31+g(d) • **** • Au 0 • CEP-121G • **** • • Au 0 • CEP-121G
.
45
CIS光谱计算
• CIS 单点
• #P CIS(singlets,Nstates=30, root=1)/631G* TEST 或者
• #P HF/6-31G* CIS(singlets,Nstates=30, root=1) TEST
• 或者 • # CIS/3-21g* POPT=restart TEST
.
48
TD光谱计算
• #P B3LYP/6-31G* TD(singlets,Nstates=30, root=1) TEST
• 如果中间断电可以用下面来接， • #P B3lyp/3-21g* TD=restart guess=read
.
13
作业正常结束后G98W 主窗口的形貌如图所示：
.
14
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
.
15
.
16
.
17
.
18
.
19
.
20
性质计算-单点能
.
21Leabharlann .22.23
.
24
.
25
.
26
.
27
.
28
.
29
性质计算-几何优化
势能面
.
30
寻找极小值
.
31
geom=check TEST
.
49
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
• 01 • …..
.
43
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
.
44
GEN基组和PSEUDO
• #p B3LYP/GEN PSEUDO=READ GFinput POPT TEST • • au-au(PMe3)2 05-06-2003 • • 01 • au 0.0 0.0 0.0 • p 0.0 0.0 1.9 • • auxx3 1.380000 • pxx4 2.440000 • cp5 1.950000
可执行各类不同精度和理论档次的MO 计算，包括Hartree-Fock 水平从 头算（HF）、Post-HF 从头算（各级CI 和MP）、MC-SCF法、密度泛 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 性质的理论预测。
.
2
Gaussian 的启动
.
3
.
4
工作环境初始化设置
.
32
寻找过渡态
.
33
难处理的优化
.
34
练习
.
35
.
36
.
37
.
38
.
39
.
40
.
41
.
42
优化时常用的关键词
• %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
.
9
.
10
在G98W 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 对话框。框内工具条上各按钮的功能为
.
11
运行作业
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：
.
12
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 不应将其更改而直接点击“保存”钮。此时，对话框消隐，作业立即启动。主窗 口显示如图所示：
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1
Gaussian功能介绍
Gaussian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 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。
高斯功能： 分子能量和结构 键和反应能量 多重矩 振动频率 核磁性质 热力学性质
过渡态能量和结构 分子轨道 原子电荷和电势 红外和拉曼光谱 极化率和超极化率 反应路径
G98W 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G98W 根目 录下的初始化文件g98w.ini 上。用户可以在启动G98W 前用Notepad 对该 文件直接编辑修改，也可点击“File”下拉菜单中的“Preference”选项在 程序界面上进行设定。下面介绍后一种初始化方式。在主窗口上打开下拉 菜单File
• CIS 优化
• #P CIS(singlets,Nstates=30, root=1)/631G* POPT FREQ TEST
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CIS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
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接CIS优化
• # CIS(restart)/3-21g* guess=read geom=check POPT TEST
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5
点击“Preference”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。
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6
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7
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
关键词行：指定工作类型、模型化学和选项
＊空行
＊说明行：计算的简要描述
＊空行
＊给出计算体系的几何结构(包括电荷,多重度)
＊空行
指定分子几何机构中的变量值
空行
进行其他. 计算
8
• P0 • 6-31+g(d) • **** • Au 0 • CEP-121G • **** • • Au 0 • CEP-121G
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45
CIS光谱计算
• CIS 单点
• #P CIS(singlets,Nstates=30, root=1)/631G* TEST 或者
• #P HF/6-31G* CIS(singlets,Nstates=30, root=1) TEST
• 或者 • # CIS/3-21g* POPT=restart TEST
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TD光谱计算
• #P B3LYP/6-31G* TD(singlets,Nstates=30, root=1) TEST
• 如果中间断电可以用下面来接， • #P B3lyp/3-21g* TD=restart guess=read
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13
作业正常结束后G98W 主窗口的形貌如图所示：
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14
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
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20
性质计算-单点能
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21Leabharlann .22.23
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29
性质计算-几何优化
势能面
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30
寻找极小值
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31
geom=check TEST
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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
• 01 • …..
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43
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
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44
GEN基组和PSEUDO
• #p B3LYP/GEN PSEUDO=READ GFinput POPT TEST • • au-au(PMe3)2 05-06-2003 • • 01 • au 0.0 0.0 0.0 • p 0.0 0.0 1.9 • • auxx3 1.380000 • pxx4 2.440000 • cp5 1.950000
可执行各类不同精度和理论档次的MO 计算，包括Hartree-Fock 水平从 头算（HF）、Post-HF 从头算（各级CI 和MP）、MC-SCF法、密度泛 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 性质的理论预测。
.
2
Gaussian 的启动
.
3
.
4
工作环境初始化设置
.
32
寻找过渡态
.
33
难处理的优化
.
34
练习
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35
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36
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37
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38
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39
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40
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41
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42
优化时常用的关键词
• %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
.
9
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10
在G98W 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 对话框。框内工具条上各按钮的功能为
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运行作业
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：
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12
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 不应将其更改而直接点击“保存”钮。此时，对话框消隐，作业立即启动。主窗 口显示如图所示：