高斯G09中文说明书_甜梦文库
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Gaussian 09 用户参考手册Gaussian 09 User’s Reference（1.02 版）?leen Frisch Michael J. Frisch Fernando R. Clemente Gary W. Trucks 原著Zork 译 (.cn)2011 年 8 月
目录官方Gaussian 09 文献的引用 ..................................................................................................... - 1 推荐的附加引用.................................................................................................................. - 1 第 1 部分 设置和运行Gaussian计算 ........................................................................................ - 3 Gaussian 09 输入概述 ......................................................................................................... - 5 Gaussian 09 输入部分的顺序 ............................................................................................. - 7 输入语法.............................................................................................................................. - 9 Gaussian 09 任务类型 ....................................................................................................... - 10 模型化学............................................................................................................................ - 12 基组.................................................................................................................................... - 14 添加极化和弥散函数 ................................................................................................ - 16 有关基组的其它关键词 ............................................................................................ - 17 纯基函数与笛卡尔基函数产生的问题 .................................................................... - 17 密度拟合基组 ............................................................................................................ - 18 分子说明概述.................................................................................................................... - 19 指定同位素以及其它核参数 .................................................................................... - 20 指定分子片段 ............................................................................................................ - 20 分子力学原子类型 .................................................................................................... - 21 PDB文件参数 ........................................................................................................... - 21 指定空原子................................................................................................................ - 22 指定周期体系 ............................................................................................................ - 22 多步任务............................................................................................................................ - 24 运行Gaussian..................................................................................................................... - 25 指定擦写文件的操作和位置 .................................................................................... - 25 跨磁盘分割擦写文件 ........................................................................................ - 26 保存和删除擦写文件 ........................................................................................ - 26 初始化文件................................................................................................................ - 27 控制内存的使用 ........................................................................................................ - 27 在UNIX系统运行Gaussian ..................................................................................... - 27 脚本与Gaussian ................................................................................................. - 28 用NQS执行批处理 ............................................................................................ - 29 配置Gaussian.................................................................................................................... - 30 系统需求.................................................................................................................... - 30 设置Gaussian执行环境 ........................................................................................... - 30 擦写文件的考虑事项 ........................................................................................ - 30 站内定制：Default.Route文件 ............................................................................... - 31 默认执行路径 .................................................................................................... - 31 Default.Route的限制 ......................................................................................... - 32 默认内存 ............................................................................................................ - 32 共享内存多处理器的并行执行 ........................................................................ - 32 网络/集群的并行执行 ....................................................................................... - 32 站点名................................................................................................................ - 33 主机名................................................................................................................ - 33 -1-典型的默认设置 ................................................................................................ - 33 用户默认文件 .................................................................................................... - 33 用Linda运行集群/LAN并行计算 ............................................................................. - 34 Linda并行方法 .................................................................................................. - 34 安装Linda软件和编译G09/Linda ..................................................................... - 34 用Linda运行Gaussian........................................................................................ - 34 配置Gaussian 09/Linda...................................................................................... - 35 开始并行Gaussian 09 任务 ............................................................................... - 36 监测计算 ............................................................................................................ - 36 在基于PPC的Mac机上指定每节点的工作程序 .............................................. - 37 运行Gaussian测试任务 ........................................................................................... - 37 运行测试文件前，重命名已存在的Default.Route文件.................................. - 37 例子.................................................................................................................... - 37 Gaussian 09 的链接 ................................................................................................ - 38 第 2 部分 Gaussian 09 的关键词，LINK0 命令和工具 ........................................................ - 41 Gaussian 09 关键词 ........................................................................................................... - 43 # ................................................................................................................................. - 43 ADMP ........................................................................................................................ - 43 AM1 ........................................................................................................................... - 47 Amber ........................................................................................................................ - 47 B3LYP ....................................................................................................................... - 47 BD .............................................................................................................................. - 47 BOMD........................................................................................................................ - 48 CacheSize ................................................................................................................ - 53 CASSCF ................................................................................................................... - 54 CBS方法 ................................................................................................................... - 60 CBSExtrapolate ....................................................................................................... - 62 CCD和CCSD ............................................................................................................ - 63 Charge ...................................................................................................................... - 64 ChkBasis ................................................................................................................... - 64 CID和CISD ............................................................................................................... - 65 CIS和CIS(D) ............................................................................................................. - 66 CNDO ........................................................................................................................ - 68 Complex .................................................................................................................... - 69 Constants .................................................................................................................. - 69 Counterpoise ............................................................................................................ - 70 CPHF ......................................................................................................................... - 71 Density ...................................................................................................................... - 72 DensityFit .................................................................................................................. - 74 密度泛函（DFT）方法 ............................................................................................ - 75 DFTB和DFTBA ........................................................................................................ - 80 Dreiding ..................................................................................................................... - 81 EOMCCSD ............................................................................................................... - 81 EPT ............................................................................................................................ - 84 -2-ExtendedHuckel....................................................................................................... - 85 External ..................................................................................................................... - 85 ExtraBasis和ExtraDensityBasis ............................................................................ - 87 冻芯选项.................................................................................................................... - 88 Field ........................................................................................................................... - 89 FMM .......................................................................................................................... - 91 Force ......................................................................................................................... - 91 Freq ........................................................................................................................... - 92 G1-G4 方法............................................................................................................. - 103 Gen，GenECP ...................................................................................................... - 105 GenChk ................................................................................................................... - 110 Geom ....................................................................................................................... - 110 GFInput ................................................................................................................... - 114 GFPrint .................................................................................................................... - 115 Guess ...................................................................................................................... - 115 GVB ......................................................................................................................... - 122 HF ............................................................................................................................ - 125 Huckel ..................................................................................................................... - 125 INDO........................................................................................................................ - 126 Integral .................................................................................................................... - 126 IOp ........................................................................................................................... - 128 IRC ........................................................................................................................... - 129 IRCMax ................................................................................................................... - 132 LSDA ....................................................................................................................... - 135 MaxDisk .................................................................................................................. - 135 MINDO3 .................................................................................................................. - 135 分子力学方法 .......................................................................................................... - 136 MNDO ..................................................................................................................... - 154 MP和双杂化DFT方法 ............................................................................................ - 155 Name ....................................................................................................................... - 156 NMR ........................................................................................................................ - 156 NoDensityFit ........................................................................................................... - 158 ONIOM .................................................................................................................... - 159 Opt ........................................................................................................................... - 164 Output...................................................................................................................... - 177 OVGF ...................................................................................................................... - 178 PBC ......................................................................................................................... - 178 PM3 ......................................................................................................................... - 179 PM6 ......................................................................................................................... - 179 Polar ........................................................................................................................ - 180 Population ............................................................................................................... - 182 Pressure.................................................................................................................. - 186 Prop ......................................................................................................................... - 186 Pseudo .................................................................................................................... - 188 -3-Punch ...................................................................................................................... - 193 QCISD ..................................................................................................................... - 193 重新开始计算 .......................................................................................................... - 194 SAC-CI .................................................................................................................... - 195 Scale........................................................................................................................ - 200 Scan ........................................................................................................................ - 200 SCF.......................................................................................................................... - 201 SCRF ....................................................................................................................... - 204 PCM计算的附加关键词 ................................................................................. - 211 半经验方法.............................................................................................................. - 218 SP ............................................................................................................................ - 223 Sparse ..................................................................................................................... - 223 Stable ...................................................................................................................... - 223 Symmetry................................................................................................................ - 225 TD ............................................................................................................................ - 225 Temperature ........................................................................................................... - 227 Test .......................................................................................................................... - 227 TestMO .................................................................................................................... - 227 TrackIO.................................................................................................................... - 228 Transformation ....................................................................................................... - 228 UFF .......................................................................................................................... - 228 Units......................................................................................................................... - 228 Volume .................................................................................................................... - 229 W1 方法................................................................................................................... - 229 ZINDO ..................................................................................................................... - 231 链接 0 命令总结 ..................................................................................................... - 232 实用程序.......................................................................................................................... - 234 GAUSS_MEMDEF环境变量 ................................................................................ - 234 c8609 ....................................................................................................................... - 234 chkchk ..................................................................................................................... - 235 cubegen .................................................................................................................. - 235 cubman ................................................................................................................... - 238 formchk ................................................................................................................... - 239 freqchk .................................................................................................................... - 240 freqmem .................................................................................................................. - 242 gauopt ..................................................................................................................... - 243 ghelp ........................................................................................................................ - 244 mm ........................................................................................................................... - 244 newzmat.................................................................................................................. - 245 testrt ......................................................................................................................... - 248 unfchk ...................................................................................................................... - 249 附录 ......................................................................................................................................... - 251 Gaussian 09 和Gaussian 03 之间的变化......................................................................... - 253 新的方法和功能 ...................................................................................................... - 253 -4-能量与导数 ...................................................................................................... - 253 ONIOM ............................................................................................................ - 253 溶剂化.............................................................................................................. - 253 几何优化和IRC ............................................................................................... - 253 分子特性 .......................................................................................................... - 254 分析和输出 ...................................................................................................... - 254 其它的新功能 .................................................................................................. - 254 效率的改善.............................................................................................................. - 254 Gaussian 09 与Gaussian 03 之间功能的差别 ................................................... - 255 工具程序的增强 ...................................................................................................... - 255 效率的考虑...................................................................................................................... - 257 估计计算的内存需求 .............................................................................................. - 257 并行计算的内存需求 ...................................................................................... - 257 SCF流程.................................................................................................................... - 258 收敛的问题 ...................................................................................................... - 258 MP2 能量，梯度，和频率 ....................................................................................... - 259 更高的关联方法 ...................................................................................................... - 259 CIS和TD的能量和梯度 ............................................................................................ - 259 积分的存储 ...................................................................................................... - 259 重新开始任务和重复使用波函 ...................................................................... - 260 CIS和TD的激发态密度 .................................................................................. - 260 开壳层激发态的缺陷 ...................................................................................... - 261 稳定性计算.............................................................................................................. - 261 CASSCF的效率 .......................................................................................................... - 261 CASSCF频率 ................................................................................................... - 261 程序的限制...................................................................................................................... - 262 构造Z矩阵 ....................................................................................................................... - 263 使用内坐标.............................................................................................................. - 263 混合内坐标和笛卡尔坐标 ...................................................................................... - 264 另一种Z-矩阵格式 .................................................................................................. - 265 使用虚原子.............................................................................................................. - 265 模型构建程序的几何结构定义 .............................................................................. - 266 格式化检查点文件的结构 .............................................................................................. - 268 基组数据.................................................................................................................. - 269 可用的项目.............................................................................................................. - 270 常见问题.................................................................................................................. - 271 例子.......................................................................................................................... - 271 程序的开发功能.............................................................................................................. - 276 程序开发有关的关键词 .......................................................................................... - 276 一般的任务重新开始 ...................................................................................... - 276 IOP设定关键词 ............................................................................................... - 276 标准关键词的调试选项 .................................................................................. - 277 改变链接的调用和顺序 .................................................................................. - 279 指定非标准的执行路径 .................................................................................. - 279 -5-标准方位的约定 ...................................................................................................... - 282 选择的目的 ...................................................................................................... - 283 一般的考虑 ...................................................................................................... - 283 定位坐标轴的规则 .......................................................................................... - 283 定位电荷主轴的规则 ...................................................................................... - 283 对称陀螺分子的特殊规则 .............................................................................. - 284 球陀螺分子的特殊规则 .................................................................................. - 284 RWF编号................................................................................................................. - 285 作废的关键词和过时的功能 .................................................................................. - 292 作废的工具 ...................................................................................................... - 293 过时的功能 ...................................................................................................... - 293 参考文献.................................................................................................................................. - 297 --6-官方Gaussian 09 文献的引用Gaussian 09代表对以前出版的Gaussian 70，Gaussian 76，Gaussian 80，Gaussian 82， Gaussian 86，Gaussian 88，Gaussian 90，Gaussian 92，Gaussian 92/DFT，Gaussian 94， Gaussian 98，和Gaussian 03系统[G70, G76, G80, G82, G86, G88, G90, G92DFT, G94, G98, G03]的进一步 开发。以下给出本项工作在当前需要的引用；注意：需要用实际的修订版程序标识号代替 Revision A.1。描述Gaussian 09科技引用的论文正在准备中。一旦出版，以后应当引用这 。 篇参考文献（最新的信息参见www.gaussian.com/citation_g09.htm） Gaussian 09, Revision A.1, M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, B. Mennucci, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Caricato, X. Li, H. P. Hratchian, A. F. Izmaylov, J. Bloino, G. Zheng, J. L. Sonnenberg, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, T. Vreven, J. A. Montgomery, Jr., J. E. Peralta, F. Ogliaro, M. Bearpark, J. J. Heyd, E. Brothers, K. N. Kudin, V. N. Staroverov, R. Kobayashi, J. Normand, K. Raghavachari, A. Rendell, J. C. Burant, S. S. Iyengar, J. Tomasi, M. Cossi, N. Rega, J. M. Millam, M. Klene, J. E. Knox, J. B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, R. L. Martin, K. Morokuma, V. G. Zakrzewski, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, S. Dapprich, A. D. Daniels, ?. Farkas, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, J. Cioslowski, and D. J. Fox, Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2009. Gaussian 09中首次出现的进展是M. J. Frisch, G. W. Trucks, J. R. Cheeseman, G. Scalmani, M. Caricato, H. P. Hratchian, X. Li, V. Barone, J. Bloino, G. Zheng, T. Vreven, J. A. Montgomery, Jr., G. A. Petersson, G. E. Scuseria, H. B. Schlegel, H. Nakatsuji, A. F. Izmaylov, R. L. Martin, J. L. Sonnenberg, J. E. Peralta, J. J. Heyd, E. Brothers, F. Ogliaro, M. Bearpark, M. A. Robb, B. Mennucci, K. N. Kudin, V. N. Staroverov, R. Kobayashi, J. Normand, A. Rendell, R. Gomperts, V. G. Zakrzewski, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao，和H. Nakai等人的工作。推荐的附加引用在报告Gaussian计算结果时除了给出程序本身的引用之外， 通常我们还推荐引用描述计 算所用理论方法的原始参考文献。 这些参考文献在本手册有关关键词的详细论述中给出。 唯 一的特例是那些建立时间比较长的方法，例如Hartree-Fock理论已经发展到约定俗成的程 度，在这一点上，它基本是自引用的。在某些情况下，Gaussian的输出中会显示与该计算类 型有关的参考文献。 Gaussian还包含作为链接607的程序NBO。若使用该程序，则应另外引用如下： NBO Version 3.1, E. D. Glendening, A. E. Reed, J. E. Carpenter, and F. Weinhold.-1-还应引用NBO的原始参考文献[Foster80, Weinhold88]。Reed83a, Reed85, Reed85a, Carpenter87, Carpenter88, Reed88,-2-Part第1部分 设置和运行Gaussian计算? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?输入概述 任务类型 模型化学 基组 分子说明 多步任务 运行 Gaussian 任务 效率的考虑 在 UNIX 系统配置 Gaussian 09 在集群和 LAN 上并运行行计算 Gaussian 测试任务 Gaussian 09 链接的列表-3--4-Gaussian 09 输入概述Gaussian 09输入由写在ASCII文本文件中一系列的行构成。Gaussian输入文件的基本结 构包含几个不同部分： ? ? 链接0命令行：定位和命名擦写文件（无结束空行）。 执行路径部分（#行）：指定所需的计算类型，模型化学，以及其它选项（有结束 空行）。 标题部分：计算的简要描述（有结束空行）。这一部分在输入中是必须的，但是不 被Gaussian 09程序分析。它出现在输出文件中用于识别和描述计算。典型情况下， 这一部分包含化合物名称，对称性，电子态，以及任何其它有关信息。标题部分不 能超过5行，并且必须有结束空行。以下字符不能出现在标题部分：@ # ! - _ \ 和控制符（特别是Ctrl-G） 分子描述：定义要研究的分子体系（有结束空行）。 可选的附加部分：附加输入用于特定任务类型（通常需要结束空行）。?? ?大多数Gaussian 09任务只包括第二、三、四部分。这里有一个这样的例子，它请求水 分子的单点能计算： # HF/6-31G(d) water energy 0 O H H 1 -0.464 -0.464 0.441 0.177 1.137 -0.143 0.0 0.0 0.0执行路径 标题部分 分子说明在这个任务中， 执行路径和标题部分都只有一行。 分子说明部分从分子电荷和自旋多重 度的行开始：本例是0电荷（中性分子），自旋多重度1（单重）。电荷和自旋多重度行之后 是描述分子中每个原子位置的行； 本例使用笛卡尔直角坐标。 本章后面有关于分子说明更详 细的讨论。 下面是使用链接0命令和附加输入部分的输入示例： %Chk=heavy #HF/6-31G(d) Opt=ModRedundant Opt job 0 1链接0部分 执行路径部分 标题部分 分子说明部分 几何优化过程中为内坐标加入的键长和键角原子坐标 …3 8 2 1 3-5-这一任务进行几何优化。分子说明之后的输入部分被Opt=ModRedundant关键词使用， 用于在几何优化过程中用内坐标提供附加的键长和键角。该任务还定义了检查点文件名。 为了方便，下面的表列出了Gaussian 09输入文件中所有可能出现的部分，以及相应的 关键词。-6-Gaussian 09 输入部分的顺序部分 链接 0 命令 执行路径部分(#行) 另外的层 标题部分 分子说明 原子连接说明 修改冻结原子 修改坐标 第二个标题和分子说明 第二套坐标的原子连接说明 第二个修改冻结原子 第二套坐标的修改 第三个标题和初始过渡态结构 第三套坐标的原子连接说明 第三个修改冻结原子 第三套坐标的修改 PDB 辅助结构信息 原子质量 分子力学参数 关心的频率 背景电荷分布 BOMD/ADMP 输入（一个或多个部分） PCM 输入 用于 IRC 列表的坐标 谐振束缚 半经验参数（Gaussian 格式） 半经验参数（MOPAC 格式） 基组说明 基组修改 有限场因子 ECP 说明 密度拟合基组说明 PCM 溶剂化模型输入 DFTB 参数 初始猜测来源 进行组合的对称类型 轨道说明（分为 α 和 β 部分） 改变轨道（分为 α 和 β 部分） 轨道重新排序（分为 α 和 β 部分） 每个 GVB 对的轨道数 CAS 态平均的权重 进行自旋-轨道耦合计算的态 轨道冻结信息 进行精化的 EPT 轨道 用于自旋-自旋耦合常数的原子列表 其它的原子半径 静电特性的数据 NBO 输入 选择简正模式 关键词 %命令 全部 ExtraOverlays 除 Geom=AllCheck 外全部 除 Geom=AllCheck 外全部 Geom=Connect 或 ModConnect Geom=ReadFreeze Opt=ModRedundant Opt=QST2 或 QST3 Geom=Connect 或 ModConnect 以及 Opt=QST2 或 QST3 Geom=ReadFreeze Opt=QST2 或 QST3 Opt=QST3 Geom=Connect 或 ModConnect 以及 Opt=(ModRedun, QST3) Geom=ReadFreeze Opt=(ModRedun, QST3) 如果分子说明部分有残基信息，是自动的 ReadIsotopes 选项 HardFirst, SoftFirst, SoftOnly, Modify CPHF=RdFreq Charge ADMP 和 BOMD 所需的输入， 以及 ReadVelocity, ReadMWVelocity 选项 SCRF=(ExternalIteration,Read) IRC=Report Geom=ReadHarmonic Input 选项，AM1=Both MOPAC, Both 选项 Gen, GenECP, ExtraBasis Massage Field=Read Pseudo=Cards, GenECP ExtraDensityBasis SCRF=Read DFTB Guess=Input Guess=LowSymm Guess=Cards Guess=Alter Guess=Permute GVB CASSCF=StateAverage CASSCF=SpinOrbit ReadWindow 选项 EPT=ReadOrbitals NMR=ReadAtoms Pop=ReadRadii 或 ReadAtRadii Prop=Read 或 Opt Pop=NBORead Freq=SelectNormalModes 结尾空行？ 无 有 有 有 有 有 有 有 二者都有 有 有 有 二者都有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 有 无 有 有 无 无 无 无 有 有 有 有 有 无 有 -7-受阻转子输入 选择非谐正则模式 FCHT 的简正模式 Pickett 输出文件名 PROAIMS 输出文件名Freq=ReadHindered Freq=SelectAnharmonicNormalModes Freq=SelectFCHTNormalModes Output=Pickett Output=WFN有 有 有 无 无-8-输入语法? ? ? 一般情况下，Gaussian 输入遵循下面的语法规则： 自由格式输入，且大小写无关。 可以用空格，TAB 键，逗号，正斜杠“/”以任意组合分隔一行内的不同项目。多个空 格作为一个分隔符处理。 关键词的选项可以用以下格式指定：keyword = 选项 keyword(选项) keyword=(选项 1, 选项 2, ...) keyword(选项 1, 选项 2, ...)? 多个选项放在括号中，并用任何有效的分隔符分开（习惯上用逗号，如上所示）。左括 号前的等号可以忽略，这个等号的前后也可以随意加空格。注意有些选项带有数值；本 例中，选项名的后面接等号：如 CBSExtrap(NMin=6)。 在整个 Gaussian 09 系统中，所有的关键词和选项都可以简化为最短的可区分的缩写形 式。因此，SCF 关键词的 Conventional 选项可以缩写成 Conven，但不能写成 Conv（因 为还存在 Convergence 选项）。无论 Conventional 和 Convergence 是否都是给定关键 词的有效选项，都要遵守这一规则。 在 Gaussian 09 输入文件中，可以包含外部文件内容，使用的语法为：@文件名。这导 致整个文件放到输入命令串的当前位置。命令加上/N 能防止被包含文件的内容在输出 文件的开始部分回显。 注释行以感叹号(!)开始，可以出现在一行中的任何位置。不同的注释行可以出现在输 入文件的任何位置。???-9-Gaussian 09 任务类型Gaussian 09 输入文件的执行路径部分定义了执行的计算类型。这部分内容有三个关键 部分： ? 任务类型 ? 计算方法 ? 基组 下面的表列出了 Gaussian 09 中可以使用的任务类型：关键词SP Opt Freq IRC IRCMax Scan Polar ADMP 和 BOMD Force Stable Volume Density=Checkpoint Guess=Only Guess=Only任务类型单点能 几何优化 频率与热化学分析 反应路径跟踪 沿着指定的反应路径寻找能量最大值 势能面扫描 极化率和超极化率 直接动力学轨迹计算 计算核的受力 测试波函稳定性 计算分子体积 只重新计算布居分析 只打印初始猜测；产生基于片断的初始猜测一般而言，只能指定一种任务类型关键词。例外的情况是： ? Polar 和 Opt 可以结合 Freq。 后一情况下， 几何优化之后自动在优化的结构上进行频率 计算。为了给计算的优化部分指定选项，Opt 可以结合复合方法的关键词，例如， Opt=(TS,ReadFC) CBS-QB3。 如果在执行路径部分没有指定任务类型关键词，默认的计算类型通常是单点能计算 （SP）。而形式为方法 2/基组 2 // 方法 1/基组 1 的执行路径，可用于请求在（方法 1/基 组 1 级别的）几何优化计算之后，在优化的结构上（用方法 2/基组 2）进行单点能计算。例 如， 下面的执行路径用 B3LYP/6-31G(d)进行几何优化， 之后用 CCSD/6-31G(d)模型化学进行 单点能计算： # CCSD/6-31G(d)//B3LYP/6-31G(d) Test 这种情况下，Opt 关键词是可选并且默认的。注意 Opt Freq 计算不能使用此语法。预测分子特性?下面的表格给出了常用预测量与产生这些量的 Gaussian 09 关键词之间的对应关系：特性反铁磁耦合- 10 -关键词Guess=Fragment, Stability原子电荷 溶剂化 ΔG 偶极矩 电子亲和力 电子密度 电子圆二色性 静电势 静电势导出电荷 电子跃迁带型 极化率/超极化率 高精度能量 超精细耦合常数（各向异性） 超精细光谱张量（包括 g 张量） 电离势 红外和拉曼光谱 预共振拉曼光谱 分子轨道 多极矩 NMR 屏蔽和化学位移 NMR 自旋-自旋耦合常数 旋光性 拉曼光学活性 热化学分析 紫外/可见光谱 振-转耦合 振动圆二色性Pop SCRF=SMD Pop CBS-QB3, CCSD, EPT cubegen CIS, TD, EOM, SAC-CI cubegen, Prop Pop=Chelp, CHelpG或MK Freq=FC, Freq=HT Freq, Polar [CPHF=RdFreq], Polar=DCSHG CBS-QB3, G2, G3, G4, W1U, W1BD Prop Freq=(VCD,VibRot[,Anharmonic]) CBS-QB3, CCSD, EPT Freq[=Anharmonic] Freq CPHF=RdFreq Pop=Regular Pop NMR NMR=Mixed Polar=OptRot Freq=ROA, CPHF=RdFreq Freq CIS, ZIndo, TD, EOM, SAC-CI Freq=VibRot Freq=VCD- 11 -模型化学方法和基组的组合定义一个Gaussian的模型化学，也就是定义理论级别。每一个 Gaussian任务必须指定方法和基组。 这一般通过在输入文件的执行路径部分使用两个独立的 关键词完成， 虽然有些方法的关键词已经暗含了基组的选择。 有些使用密度泛函方法的任务 还可以包含密度拟合基（更多信息参见基组部分） 。 下表列出了Gaussian使用的方法，以及每种方法可用的任务类型。*号表示解析计算， 。 只能用数值方法的计算用num表示（详见特定关键词的讨论） Gaussian 09中使用的方法SP, Scan 分子力学方法 AM1,PM3,PM3MM,MP6,PDDG HF DFT方法 CASSCF MP2 MP3,MP4(SDQ) MP4(SDTQ),MP5 QCISD,CCD,CCSD QCISD(T)或(TQ) BD EPT CBS,Gn,W1方法 CIS TD EOM ZINDO DFTB CI GVB * = 解析算法可用 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * Opt,Force, BOMD * * * * * * * Freq * IRC ADMP Polar Stable ONIOM * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * SCRF * * * * * * * * * * PBC** * * *num numnum numnum*num*numnumnumnum = 数值差分可用如果没有指定方法关键词，假定是 HF。大多数方法关键词前可加 R，用于闭壳层限制性 波函， 加 U 用于非限制性开壳层波函， 或者加 RO 用于限制性开壳层波函： 例如， ROHF， UMP2， 或 RQCISD。RO 仅用于 Hartree-Fock 和密度泛函方法，以及 AM1，PM3，PM3MM，PM6，和 PDDG 的能量和梯度，以及 MP2，MP3，MP4，和 CCSD 能量。 一般情况下，只能指定一种方法的关键词，一种以上的关键词将产生奇怪的结果。然而 也有一些例外： ? CASSCF 可以和 MP2 一起指定，进行包含动态电子关联能的 CASSCF 计算。 ? ONIOM 和 IRCMax 的任务需要多种方法的说明。但是，这些方法作为相应关键词的选项 给出。- 12 -?前面提到的模型 2//模型 1 的形式，可用于在几何优化之后，自动在优化的结构上进行 单点能计算。- 13 -基组大多数方法需要定义基组；如果在执行路径部分没有包含基组，则使用 STO-3G 基组。 例外的情况是在一些方法中，基组为该方法不可分割的一部分；这些方法在下面列出： ? 所有的半经验方法，含用于激发态的 ZINDO。 ? 所有的分子力学方法。 ? 复合的模型化学：所有的 Gn，CBS 以及 W1 方法。 以下是 Gaussian 09 程序内部存储的基组（完整的说明见引用的参考文献），下面按照 它们对应的 Gaussian 09 关键词列出（有两个例外）： ? STO-3G [Hehre69, Collins76] ? 3-21G [Binkley80a, Gordon82, Pietro82, Dobbs86, Dobbs87, Dobbs87a] ? 6-21G [Binkley80a, Gordon82] ? 4-31G [Ditchfield71, Hehre72, Hariharan74, Gordon80] ? 6-31G [Ditchfield71, Hehre72, Hariharan73, Hariharan74, Gordon80, Francl82, Binning90, Blaudeau97,Rassolov98, Rassolov01]??? ? ? ? ? ? ? ? ?6-31G?：Gaussian 09 还包含 George Petersson 及合作者的 6-31G?和 6-31G?基组，定 义为完备基组方法[Petersson88, Petersson91]的一部分。它们可以用关键词 6-31G(d')和 6-31G(d',p')调用，并可以添加单个或两个弥散函数；还可以添加 f 函数：例如， 6-31G(d'f)，等。 6-311G：对第一行原子定义 6-311G 基组，对第二行原子定义 MacLean-Chandler 的 (12s,9p)?(11)基组[McLean80, Raghavachari80b] (注意 P，S，和 Cl 的基组是被 MacLean 和 Chandler 称作“负离子”的基组；它们被认为对中性分子能给出更好的结 果)，Ca 和 K 是 Blaudeau 等人的基组[Blaudeau97]，对第一行过渡元素定义 Wachters-Hay [Wachters70, Hay77]全电子基组， 并使用 Raghavachari 和 Trucks [Raghavachari89]的换算因子, 对第三行其它元素使用 McGrath，Curtiss 等人的 6-311G 基组[Binning90, McGrath91, 注意在对第一行过渡元素使用 Wachters-Hay 基组时， Raghavachari 和 Trucks Curtiss95]。 推荐使用换算因子并包含弥散函数；若包含弥散函数需使用 6-311+G 的形式。MC-311G 是 6-311G 的同义词。 D95V：Dunning/Huzinaga 价电子双 zeta 基组[Dunning76]。 D95：Dunning/Huzinaga 完全双 zeta 基组[Dunning76]。 SHC：第一行原子用 D95V，第二行原子用 Goddard/Smedley ECP [Dunning76, Rappe81]。也就 是 SEC。 CEP-4G：Stephens/Basch/Krauss 的 ECP 最小基组[Stevens84, Stevens92, Cundari93]。 CEP-31G：Stephens/Basch/Krauss 的 ECP 分裂价基组[Stevens84, Stevens92, Cundari93]。 CEP-121G：Stephens/Basch/Krauss 的 ECP 三分裂基组[Stevens84, Stevens92, Cundari93]。注意超过第二行以后， 只定义了一种 CEP 基组， 所有三个关键词对这些原子都是等价的。对 Na-La， Hf-Bi 是 Los Alamos ECP LanL2MB： 对第一行原子是 STO-3G [Hehre69, Collins76]， 加上 MBS [Hay85, Wadt85, Hay85a]。 LanL2DZ：对第一行原子是 D95V [Dunning76]，对 Na-La，Hf-Bi 是 Los Alamos ECP 加上 DZ [Hay85, Wadt85, Hay85a]。 SDD：D95V 一直到 Ar 原子[Dunning76]，对周期表的其它原子使用 Stuttgart/Dresden ECP[Fuentealba82, Szentpaly82, Fuentealba83, Stoll84, Fuentealba85, Wedig86, Dolg87, Igel-Mann88, Dolg89, Schwerdtfeger89, Dolg89a, Andrae90, Dolg91, Kaupp91, Kuechle91, Dolg92, Bergner93, Dolg93, Haeussermann93,- 14 -? ?Gen 的基组输入中， 可以用 SDD, SHF, SDF, MHF, MDF, MWB 等种类指定这些基组/芯势。注意，种类之后必须指定芯电子数（例 如，MDF28 表示替代 28 个芯电子的 MDF 势）。 SDDAll：对 Z&2 的原子选用 Stuttgart 势。 cc-pVDZ, cc-pVTZ, cc-pVQZ, cc-pV5Z, cc-pV6Z：Dunning 的关联一致基组[Dunning89, Kendall92, Woon93, Peterson94, Wilson96]（分别为双-zeta，三-zeta，四-zeta，五-zeta，和 六-zeta）。为了提高计算效率，这些基组删除了冗余函数并进行了旋转[Davidson96]。 这些基组在定义中已包含了极化函数。 下面的表列出了各种原子的基组中包含的价极化 函数：Dolg93a, Kuechle94, Nicklass95, Leininger96, Cao01, Cao02]。 在原子 H He Li-Be B-Ne Na-Ar Ca Sc-Zn Ga-Krcc-pVDZ 2s,1p 2s,1p 3s,2p,1d 3s,2p,1d 4s,3p,1d 5s,4p,2d 6s,5p,3d,1f 5s,4p,1dcc-pVTZ 3s,2p,1d 3s,2p,1d 4s,3p,2d,1f 4s,3p,2d,1f 5s,4p,2d,1f 6s,5p,3d,1f 7s,6p,4d,2f,1g 6s,5p,3d,1fcc-pVQZ 4s,3p,2d,1f 4s,3p,2d,1f 5s,4p,3d,2f,1g 5s,4p,3d,2f,1g 6s,5p,3d,2f,1g 7s,6p,4d,2f,1g 8s,7p,5d,3f,2g,1h 7s,6p,4d,2f,1gcc-pV5Z 5s,4p,3d,2f,1g 5s,4p,3d,2f,1g 6s,5p,4d,3f,2g,1h 6s,5p,4d,3f,2g,1h 7s,6p,4d,3f,2g,1h 8s,7p,5d,3f,2g,1h 9s,8p,6d,4f,3g,2h,1i 8s,7p,5d,3f,2g,1hcc-pV6Z 6s,5p,4d,3f,2g,1h不可用 不可用7s,6p,5d,4f,3g,2h,1i不可用 不可用 不可用 不可用? ? ???这些基组可以通过给基组关键词添加 AUG-前缀（而不是使用+和++符号――见下），用 弥散函数增大基组。 Ahlrichs 等人的 SV, SVP，TZV，TZVP [Schaefer92, Schaefer94]，和 QZVP [Weigend05]基组。 Truhlar 等人的 MIDI!基组[Easton96]。使用这个基组需要 MidiX 关键词。 Epr-II 和 EPR-III：Barone [Barone96a]的基组，对 DFT 方法(特别是 B3LYP)的超精细耦 合常数计算进行了优化。EPR-II 是具有一套极化函数的双-zeta 基组，并对 s-部分进 行了加强：对 H 是(6,1)/[4,1]，对 B 到 F 是(10,5,1)/[6,2,1]。EPR-III 是三-zeta 基组，包括弥散函数，双 d-极化和一套 f-极化函数。同样，s-部分也进行了改善，以 更好地描述芯区域：对 H 是(6,2)/[4,2]，对 B 到 F 是(11,7,2,1)/[7,4,2,1]。 UGBS：de Castro，Jorge 等人[Silver78, Silver78a, Mohallem86, Mohallem87, daCosta87, daSilva89, Jorge97, Jorge97a, deCastro98]的通用 Gaussian 基组。给关键词加上后缀，可以添加附加的 极化函数： UGBSnP|V|O 其中的 n 是整数，表示是否对常规的 UGBS 基组中的每个函数加上 1 个，2 个或者 3 个 极化函数。第二项是一个字母代码，表示给哪个函数加上极化函数：P 表示给所有函数 加上极化函数， V 给所有价函数加上极化函数， O 使用 Gaussian 03 所用的方案 （见下） 。 例如，UGBS1P 关键词请求对该基组的所有轨道添加一个附加的极化函数，而 UGBS2V 对 所有价轨道添加两个附加的极化函数。 与 Gaussian 03 的 UGBSnP 关键词一样，O 后缀添加同样的函数。UGBS1O 对每个 s-函数 添加一个 p-函数，对每个 p-函数添加一个 d-函数，等；UGBS2O 对每个 s-函数添加一 个 p-和 d-函数，对每个 p-函数添加一个 d-和 f-函数，等；UGBS3O 对每个 s-函数添加 一个 p-，d-和 f-函数，等。 可以照常用+或++添加弥散函数；第一个可以指定为 2+，表示对重原子加上两个弥散函 数。 [Martin99]。 Martin 和 de Oliveira 的 MTSmall， 定义为 W1 方法的一部分 （参见 W1U 关键词）- 15 -? ?DGauss 中使用的 DGDZVP，DGDZVP2，和 DGTZVP 基组[Godbout92, Sosa92]。 CBSB7：选择 6-311G(2d,d,p)基组，用于 CBS-QB3 高精度能量方法[Montgomery99]。这一名 称对第二行原子指定两个附加的 d 极化函数， 对第一行原子指定一个 d 函数， 对氢指定 一个 p 函数（注意，Gaussian 09 不支持这种三段的极化函数语法）。添加极化和弥散函数添加第一个极化函数也可以使用通常的*或**符号。注意(d,p)与**是相同的――例如 6-31G**和 6-31G(d,p)等价――而 3-21G*基组只对第二行原子添加极化函数。有些基组可 以使用弥散函数+和++[Clark83]，和使用多个极化函数一样[Frisch84]。最好用例子来解释一下 关键词的语法：6-31+G(3df,2p)表示 6-31G 基组用弥散函数扩充。对重原子添加 3 套 d 函 数和一套 f 函数，对氢原子添加两套 p 函数。 当使用 AUG-前缀为 cc-pVxZ 基组添加弥散函数时，对于给定的原子，为所用的每种函 数类型都添加一个弥散函数[Kendall92, Woon93]。例如，AUG-cc-pVTZ 基组为氢原子添加一个 s， 一个 p 和一个 d 弥散函数，为 B-Ne 和 Al-Ar 的原子添加一个 s，一个 p，一个 d 和一个 f 弥散函数。 为 6-311G 添加一套极化函数（即 6-311G(d)）将为第一和第二行原子添加一个 d 函数， 对第一行过渡元素添加一个 f 函数，因为 d 函数已经出现在后者的价电子中了。类似地，给 6-311G 基组添加一个弥散函数，将会对第三行原子产生一个 s，一个 p 和一个 d 弥散函数。 当使用 D95 基组进行冻芯计算的时候， 占据的芯轨道和相应的虚轨道都是冻结的。 因此 水的 D95**计算有 26 个基函数，而同样的体系用 6-31G**计算，只有 25 个函数，不论用两 个基组中的哪一个，都有 24 个轨道用于冻芯的后-SCF 计算。 下面的表列出了 Gaussian 09 中每种内置基组的极化和弥散函数，以及应用范围：基组 3-21G 6-21G 4-31G 6-31G 6-311G D95 D95V SHC CEP-4G CEP-31G CEP-121G LANL2MB LANL2DZ SDD, SDDAll cc-pVDZ cc-pVTZ cc-pVQZ cc-pV5Z cc-pV6Z SV SVP TZV 和 TZVP - 16 应用范围 H-Xe H-Cl H-Ne H-Kr H-Kr H-Cl（除 Mg 和 Na） H-Ne H-Cl H-Rn H-Rn H-Rn H-La, Hf-Bi H, Li-La, Hf-Bi 除 Fr 和 Ra 之外 H-Ar, Ca-Kr H-Ar, Ca-Kr H-Ar, Ca-Kr H-Ar, Ca-Kr H, B-Ne H-Kr H-Kr H-Kr 极化函数 *或** *或** (3df,3pd) (3df,3pd) (3df,3pd) (d)或(d,p) * *（仅用于 Li-Ar） *（仅用于 Li-Ar） *（仅用于 Li-Ar） 弥散函数 ++，++ +，++ +，++ +，++包含在定义中 包含在定义中 包含在定义中 包含在定义中 包含在定义中加 AUG-前缀（H-Ar, Sc-Kr） 加 AUG-前缀（H-Ar, Sc-Kr） 加 AUG-前缀（H-Ar, Sc-Kr） 加 AUG-前缀（H-Na, Al-Ar, Sc-Kr） 加 AUG-前缀（H, B-O）包含在定义中 包含在定义中QZVP MidiX EPR-II, EPR-III UGBS MTSmall DGDZVP DGDZVP2 DGTZVP CBSB7H-Rn H,C-F,S-Cl,I,Br H,B,C,N,O,F H-Lr H-Ar H-Xe H-F,Al-Ar,Sc-Zn H,C-F,Al-Ar H-Kr包含在定义中 包含在定义中 包含在定义中UGBS(1,2,3)P +,++,2+,2++包含在定义中+,++STO-3G 和 3-21G 也接受*后缀，但实际上这不会加上任何极化函数。有关基组的其它关键词下面这些有用的关键词与基组关键词一起使用： ? 5D 和 6D：分别使用 5 或 6 个 d 函数(纯 d 函数与笛卡尔 d 函数)。 ? 7F 和 10F：分别使用 7 或 10 个 f 函数(纯 f 函数与笛卡尔 f 函数)。它们也用于更高的 函数（g 或更高）。 使用ExtraBasis和Gen关键词，可以为程序输入其它的基组。ChkBasis关键词表示基组 从检查点文件读取（用%Chk命令定义）。详见本章后面关于这些关键词的单独说明。纯基函数与笛卡尔基函数产生的问题关于纯基函数与笛卡尔基函数，Gaussian 用户应当知道以下几点： 所有的内置基组使用纯 f 函数。除了 3-21G，6-21G，4-31G，6-31G，6-31G?，6-31G?， CEP-31G，D95 以及 D95V 以外，大多数也使用纯 d 函数。上述的几个关键词可以覆盖默 认的纯/笛卡尔设置。注意，如果需要的话，基函数会自动转换到其它类型，例如，当 从检查点文件读取波函，用于使用其它类型函基数进行计算的时候[Schlegel95a]。 在一个 Gaussian 计算中，所有的 d 函数必须都是 5D 或 6D，所有的 f 以及更高的函数 必须都是纯函数或笛卡尔函数。 当使用 ExtraBasis，Gen 和 GenECP 关键词时，在执行路径部分直接定义的基组总是决 定基函数的默认类型（对 Gen 是 5D 和 7F）。例如，如果使用的一般基组中某些函数来 自 3-21G 和 6-31G， 将使用纯函数， 除非在执行路径部分定义 Gen 之外又特别定义了 6D。 类似地，如果对在执行路径部分定义 6-31G(d)基组的任务，用 ExtraBasis 为过渡金属 添加来自 6-311G(d)基组的基函数，将使用笛卡尔 d 函数。同样，如果对 6-311 基组的 任务，用 ExtraBasis 关键词为 Xe 添加来自 3-21G 基组的基函数，Xe 的基函数将是纯 函数。?? ?- 17 -密度拟合基组Gaussian 09对纯DFT计算提供密度拟合近似[Dunlap83, Dunlap00]。这个方法在计算库仑作 用时将密度对一组原子中心的函数进行展开， 而不是计算所有的双电子积分。 对于因较小而 不能利用线性标度算法的中等大小的分子体系，该方法对于纯DFT计算能够显著提高计算效 率，同时又不会显著牺牲预测的结构、相对能量和分子性质的精度。Gaussian 09能从AO基 自动产生合适的拟合基，用户也可以选择一套内置的拟合基组。 需要的拟合基组可以定义为模型化学的第三部分，例如： # BLYP/TZVP/TZVPFit 注意，当指定密度拟合基组时，斜杠必须做为方法与基组、基组与拟合基组之间的分隔 符。 在Gaussian 09中可以使用以下的拟合基组关键词： ? DGA1和DGA2 [Godbout92, Sosa92]。DGA1可用于H到Xe，DGA2可用于H，He，以及B到Ne。 ? SVPFit [Eichkorn95, Eichkorn97]和Def2SV [Weigend05]，对应于SVP基组。 ? TZVPFit [Eichkorn95, Eichkorn97]和DefTZV [Weigend05]，对应于TZVP基组。 ? QZVP [Weigend03, Weigend05]，对应于QZVP基组。 ? Ahlrichs及其合作者的W06拟合集[Weigend05, Weigend06]。 ? Fit：选择对应于指定基组的拟合集。如果没有这样的拟合集，会导致错误。 ? NoFit： 关闭用于该计算的拟合集。 该关键词用于将Default.Route文件覆盖DensityFit 关键词。 ? Auto：自动产生拟合集（见下）。 密度拟合集可以从基组的AO原函数自动产生。 这需要使用Auto拟合关键词。 程序把拟合 集自动截断到合理的角动量： 默认为Max(MaxTyp+1,2*MaxVal)， 这里的MaxTyp是AO基中最高 角动量，MaxVal是最高的价角动量。用Auto=All，可以请求使用所有产生的函数，或者用 Auto=N请求使用直到某一级别的函数，这里的N是在拟合函数中保留的最大角动量。最后， PAuto类型在一个原子中心产生AO函数的所有乘积，而不是AO原函数的平方，但这通常会产 生比需要数量多的函数。 默认不使用拟合集。密度拟合基组可以用 ExtraDensityBasis 关键词扩充，用 Gen 关 键词做完整的定义，也可以选择从检查点文件中读取(使用关键词 ChkBasis)。计算中所用 拟合集的某些属性，可以用 DensityFit 关键词的选项来控制。- 18 -分子说明概述这一输入部分定义核位置和α与β自旋的电子数。 有几种定义核构型的方法： 可以是Z矩阵，可以是笛卡尔直角坐标，或者是二者混合（注意笛卡尔直角坐标是Z-矩阵的一种特殊 形式） 。 分子说明部分的第一行指定净电子电荷（一个有正负号的整数）和自旋多重度（一个正 整数） 。因此，对于中性分子的单重态，应当输入0 1。对于阴离子自由基，可能是-1 2。对 于有些计算类型，可能或者必须包含多个电荷/自旋输入对。 如果使用了Geom=CheckPoint，那么电荷和自旋行是唯一需要的分子说明输入。如果在 执行路径中包含Geom=AllCheck，那么全部分子说明（以及标题部分）可以忽略。 分子说明余下的部分给出分子中每个原子的元素类型以及核位置。 输入行的一般格式如 下：元素符号[-原子类型[-电荷]] [(参数=数值[, ...])] 原子的位置参数每一行包含元素类型， 可能还有可选的分子力学原子类型和部分电荷。 该原子的核参数 在括号内的列表中指定。这一行的余下部分是原子位置信息，可以是用笛卡尔坐标，也可以 是Z-矩阵。我们先考虑第一项和最后一项，然后再讲其它的项。 以下是在分子说明部分指定原子的基本格式（忽略所有其它选项）：元素符号 [固定代码] x, y, z在这些例子中，虽然用空格分隔一行内的项目，但实际上可以用任何有效的分隔符。原 子位置用笛卡尔直角坐标指定。固定代码是可选参数，与ONIOM优化中的冻结原子有关（细 节参见ONIOM）。 元素符号是包含原子的化学符号或原子序数的字符串。 如果使用元素符号， 后面可以选 择接其它数字或文字字符， 作为区分原子的标识符。 一般情况是元素名后加上个用于识别的 整数，如：C1，C2，C3，等；这种技术对于采用传统化学编号方式非常有用。元素符号的最 大长度是4个字符。 在第一种输入方式中， 每行其余的项是定义核位置的笛卡尔直角坐标。 在第二种输入方 1 式中 ，原子1，原子2，原子3是前面定义的原子符号，它们用于定义当前原子的位置（另一 种方法是， 分子说明部分的变量值可以使用其它原子的行号， 其中电荷和自旋多重度的行算 作第0行） 。 当前原子的位置定义为到原子1的给定键长，该键与原子1和原子2连线形成的键角，以 及由原子2和原子3连线与当前原子、原子1和原子2所在平面形成的二面（扭转）角。 这是乙烷的简单分子说明部分，其中对碳原子使用元素标号，对氢原子使用元素类型：0,1 C1 0.00 C2 0.00 H 1.02 H -0.51 H -0.51 H -1.02 H 0.51 H 0.5110.00 0.00 0.00 -0.88 0.88 0.00 -0.88 0.880.00 1.52 -0.39 -0.39 -0.39 1.92 1.92 1.92在 Gaussian 09 的使用手册中，这里忘记给出 Z-矩阵格式，参见附录关于 Z-矩阵的说明――译注。- 19 -也可以用Z-矩阵格式的分子说明。细节参见附录。指定同位素以及其它核参数同位素和其它核参数可以在原子类型区域内指定，需要使用加上括号的关键词和数值， 例如下面的例子： C(Iso=13,Spin=3) 0.0 0.0 0.0 这一行指定一个13C原子，核自旋为3/2 (3 * 1/2)，位于原点。在参数列表里可以包含 的以下项目： 选择同位素。 如果用整数指定原子质量， 程序会动使用相应的真实同位素质量(例 ? Iso=n： 18 如，用18指定 O，Gaussian会使用数值17.99916)。 ? Spin=n：核自旋，单位是1/2。 ? ZEff=n：有效电荷。这个参数用在自旋轨道耦合（参见CASSCF=SpinOrbit），ESR g张 量以及电子自旋-分子转动超细张量（NMR Output=Pickett）的计算中。 ? QMom=n：核四极矩。 ? GFac=n：以核磁子为单位的核磁矩。指定分子片段分子体系内的片断可以用Fragment参数定义， 它位于原子标记之后的括号中， 括号中还 可以加入同位素和/或核参数的值。Fragment的值为一个整数，所有具有相同片段编号的原 子定义为一个片段。片段可用于片段猜测计算，平衡计算，等等。 例如，下面的联苯结构用苯环分为两个片段：0,1 0,1 0,1 C(Fragment=1) C(Fragment=1) C(Fragment=1) C(Fragment=1) C(Fragment=1) C(Fragment=1) H(Fragment=1) H(Fragment=1) H(Fragment=1) H(Fragment=1) H(Fragment=1) C(Fragment=2) C(Fragment=2) C(Fragment=2) C(Fragment=2) - 20 -总电荷与自旋多重度，之后是各片段的总电荷与自旋多重度-3.............................................C(Fragment=2) C(Fragment=2) H(Fragment=2) H(Fragment=2) H(Fragment=2) H(Fragment=2) H(Fragment=2)2.......-0.......0.......这个例子还解释了如何使用片段的电荷和自旋多重度的说明。 本例中相应的输入行格式 为：总电荷，总自旋，片段1的电荷，片段1的自旋，片段2的电荷，片段2的自旋负的自旋多重度对于Guess=Fragment计算有特殊的含义，表示未成对的片段轨道在指 定的组合片段中为β自旋轨道。在其它任务类型中，负的自旋多重度将导致错误。 对于Guess=Fragment和Counterpoise计算，片段个数必须从1开始并连续递增。对于其 它计算类型， 没有这一限制， 但违反这一规定会导致输出文件中出现大量的空白数据部分 （例 如，全部为零的片段布居分析） 。 GaussView提供了用于定义片段的图形工具。分子力学原子类型分子力学计算中的分子说明也可以包含原子类型和部分电荷的信息。这里有一些例子：C-CT C-CT-0.32 O-O--0.5指定一个SP3脂肪族碳原子 指定一个SP3脂肪族碳原子，部分电荷为0.32 指定一个羰基氧原子，部分电荷为-0.5对每一个原子可以指定原子类型以及可选的的部分电荷。 也可以指定核参数， 如下面的 例子：C-CT(Iso=13) C-CT--0.1(Spin=3)PDB文件参数有一些附加项可以与核参数和/或片段一起定义。 这些项与PDB文件一起使用， 用于保留 其中包含的残基以及其它结构信息，这样用户无需再作定义。但是，你可能会在GaussView 用源自PDB文件的结构创建的Gaussian 09输入文件中看到它们。 其中n是一个整数 （未必为正） ， ? RESNum指定原子所位于的残基。 该值的格式为n[X[Y]]， X是一个可选的单个字符插入代码，是可选的链字母。如果定义了链但没有插入代码， 那么X可以是下划线：ResNum=-17_C用于链C上编号为-17的残基。 ? RESName指定三个字符的残基名。 ? PDBName如果不是元素名的话，指定赋值给原子的名称。- 21 -指定空原子具有力学类型 Bq (例如O-Bq)的原子可以设定为相应原子的空原子 [Macbeth]，它具有正 常的基函数和数值积分格点，但是没有核电荷或电子。这用于平衡计算。这样的计算和 Gaussian以前版本中Massage关键词的计算略微不同， 在DFT的XC积分中， 它包含了来自空原 子的格点。新方法与重迭校正更加一致，而且更容易使用。注意，平衡计算也可以用 Counterpoise关键词请求。1指定周期体系周期体系用通常的分子说明方式指定单位晶胞。唯一需要的额外输入是在分子说明之 后，加上一维、二维或三维平移矢量（中间不需要插入空行），表示体系重复的方向。例如， 下面的输入指定对氯丁橡胶做一维PBC单点能计算：# PBEPBE/6-31g(d,p)/Auto SCF=Tight neoprene, -CH2-CH=C(Cl)-CH2- optimized geometry 0 1 C,-1., 0., 0. H,-2., 0., 0. H,-1., 1.,-0. C,-0.,-0., 0. H,-0.,-0., 1. C, 0., 0.,-0. C, 1.,-0., 0. H, 1., -1., 0. H, 2.,-1.,-0. Cl,0., 0.,-1. TV,4., 0., 0.最后一行定义平移矢量。注意TV设定为原子符号。 下面的分子说明用于石墨层的二维PBC计算：0 1 C C TV TV 0............000000这个分子说明用于砷化镓的三维PBC计算：0 1 Ga Ga Ga Ga 0............000000空原子（Ghost Atoms），也有文献译为“鬼原子”。它的核电荷数为零，即内部是空的。Ghost 在医学上可以指空细胞，所以 Ghost Atoms 在这里翻译为“空原子”。空原子会影响分子的对称性，这一点和虚原子（Dummy Atoms）不同。空原子作为基函数 的中心，常用来计算基组重叠误差(BSSE，参见 Counterpoise 关键词)，以及使用分子核心之外的函数描述分子的孤对电子。1- 22 -As As As As TV TV TV1.......0000001.......0000001.......650000- 23 -多步任务多个Gaussian任务可以合并为一个输入文件。 每次任务的输入可以用下面形式的一行与 前面的任务步骤分开： --Link1-这是一个包含两步任务的示例输入文件：%Chk=freq # HF/6-31G(d) Freq Frequencies at STP（分子说明）--Link1-%Chk=freq %NoSave # HF/6-31G(d) Geom=Check Guess=Read Freq=(ReadFC,ReadIsotopes) Frequencies at 300 K（电荷和自旋）300.0 2.0（定义同位素）这个输入文件在两种不同温度和压强下计算振动频率和进行热化学分析， 首先是298.15 K和一个大气压，接下来在300 K和两个大气压。注意--Link1―行之前必须有一个空行。- 24 -运行Gaussian这一部分讲述在基于UNIX的计算机系统运行Gaussian所需的操作系统命令。 其它操作系 统的等效信息，见随程序一起的附加说明。这里假定程序已经安装完毕。 运行Gaussian涉及以下步骤： ? 创建描述所需计算的Gaussian输入文件。 ? 指定各种擦写文件的位置。 ? 指定资源需求 ? 以交互或批处理模式开始执行程序。 在这一部分， 我们假定已经创建了基本的Gaussian输入文件， 我们的讨论将考察列表中 的其余三项。指定擦写文件的操作和位置Gaussian在计算过程中使用数个擦写文件。包括： ? 检查点文件：name.chk ? 读写文件：name.rwf ? 双电子积分文件：name.int（默认为空） ? 双电子积分的导数文件：name.d2e（默认为空） 默认情况下，这些文件由Gaussian进程的进程ID命名，并存储于由（UNIX）环境变量 GAUSS_SCRDIR定义的擦写目录中。在这个目录中还可以看到name.inp形式的文件。它们是 程序使用的内部输入文件。 如果没有设置环境变量， 则路径默认为Gaussian进程的当前工作 目录。 这些文件在计算成功结束后默认删除。但是，你可能想要保存检查点文件，用于以后其 它的Gaussian计算任务，用于可视化程序，或者重新开始失败的任务，等等。这可以通过在 Gaussian输入文件中使用%Chk命令，对检查点文件直接命名和/或为其提供路径来实现。例 如： %Chk=water 这一位于输入文件开始的命令（位于执行路径之前） ，给出检查点文件的名称water.chk，覆 盖通常产生的名称，使这个文件在任务结束后被保存。在这个例子中，这个文件将保留在当 前目录中。但是，下面的命令将指定其它的目录位置和文件名： %Chk=/chem/scratch2/water 如果擦写文件目录的磁盘空间有限， 但是系统有其它的磁盘空间可用， 你可能想把擦写 文件分割到几个磁盘位置中。下面的命令允许你定义其它擦写文件的名称和位置： %RWF=路径 %Int=路径 %D2E=路径读写文件 积分文件 积分导数文件一般情况下，读写文件是最大的，所以经常为它指定其它位置。- 25 -跨磁盘分割擦写文件 在32位的操作系统如Windows和IA32 Linux，Gaussian 09可对直到16 GB的单个擦写文 件进行寻址，不需要把擦写文件分割成2GB大小的文件。然而，16 GB的总擦写空间限制是32 1 位整数固有的，无法用分割擦写文件的办法解决 。 还提供了另外一种语法，可以把读写文件，积分文件，和/或积分导数文件分割到两块 或多块磁盘（或文件系统） 。这里是%RWF命令的语法： %RWF=位置1,大小1,位置2,大小2,… 其中的每个位置是目录位置或文件路径名，每一个大小是在该位置下文件片段的最大尺寸。 Gaussian将对任何指定目录的位置自动产生唯一的文件名。在UNIX系统中，目录说明（不含 文件名）必须在末尾包含斜线“/” 。 默认的尺寸以字为单位；数值后可以接KB，MB或GB（中间不插入空格）分别表示KB，MB 2 或GB，或接KW，MW或GW，分别表示千字，兆字或吉字。注意1 MB=1024 位=1,048,576位（而 不是1,000,000位） 。 尺寸参数值-1表示使用所有可用的空间，0值表示使用存在的文件片段的当前大小。-1 仅用于最后指定的文件，这是默认的。 例如，下面的指令把读写文件分割到三块磁盘中： %RWF=/dalton/s0/,4GB,/scratch/,3GB,/temp/s0/my_job,-1 文件片段的最大尺寸分别是4 GB，3 GB，和无限制。Gaussian将对前两个片段产生文件名， 第三个的名称给定为my_job。注意目录格式的末尾包含斜线。 由于目前UNIX执行的限制，使用-1需要当心，因为它可能把一个文件片段延伸，超过系 统所有剩余的磁盘空间；使用它的副作用是防止包含在列表中的其它文件片段已被用过。保存和删除擦写文件 未命名的擦写文件在Gaussian计算结束时默认被删除，命名的则被保存。%NoSave命令 可以用来改变这一默认做法。 当在输入文件中包含这一指令时， 在输入文件中命名擦写文件 的指令若出现在%NoSave以前，那么命名的擦写文件（以及所有未命名的擦写文件）将在计 算结束时被删除。但如果命名文件的%指令出现在%NoSave指令之后，文件将被保存。例如， 下面的命令指定检查点文件名， 以及读写文件另外的名称和目录位置， 致使在Gaussian任务 结束后只保存检查点文件：到这里为止的文件都被删除 %RWF=/chem/scratch2/water %NoSave 到这里为止的文件都被保存 %Chk=water 注意：当任务异常终止时，所有的文件都被保存。164 位机不受此限。- 26 -初始化文件Gaussian系统包含初始化文件，用于设置运行程序的用户环境。这些文件是： $g09root/g09/bsd/g09.login $g09root/g09/bsd/g09.profile C shell Bourne shell注 意 g09root 环 境 变 量 必 须 由 用 户 设 置 。 因 此 习 惯 上 在 Gaussian 用 户 的 .login 或.profile文件中包含类似于下面的命令：.login文件：setenv g09root 位置 source $g09root/g09/bsd/g09.login.profile文件： g09root=位置export g09root . $g09root/g09/bsd/g09.profile 正确设置后，使用g09命令执行Gaussian 09（见下） 。控制内存的使用%Mem命令控制Gaussian使用的动态内存总量。默认使用256 MB（32 MW） 。这可以变成n 个双精度字，通过定义： %Mem=n 例如，下面的命令设置使用320兆位内存： %Mem= %Mem的值也可接KB，KW，MB，MW，GB或GW（之间无空格）表示其它单位。例如，下面 的命令设置使用1 GB动态内存： %Mem=1GB 对于非常大的直接SCF计算，需要分配的内存更大――至少3N 字，其中的N是基函数数 目。3警告：如果使用多于实际物理内存的内存总量，会使运行效率极差。如果Gaussian用在物理内存很有限的计算机上，使得默认的256 MB内存不可用，那么在 安装时应当对默认算法和默认的内存分配进行合理的设置。 关于提高Gaussian效率的更多细 节参见效率的考虑。在UNIX系统运行Gaussian一旦准备好所有的输入和资源说明，就可以准备运行程序了。运行Gaussian 09可以交 互使用两种命令形式之一：- 27 -g09 job-name 或 g09 &input-file &output-file 在第一种形式中，程序从job-name.com读取输入，并把输出写到job-name.log中。当没 有指定job-name时，程序从标准的输入端（键盘）读取，并写到标准输出中，这可以使用通 常的UNIX方式重新定位或用管道传递。 与任何shell命令方式相同， 使用&可以强制在后台运 行两种形式命令中的任何一种。脚本与Gaussian 。首先， 运行Gaussian 09的脚本可以用几种方法创建（在这些例子中我们使用C shell） 像上面的g09命令可以包含在shell脚本中。第二，用&&结构，把Gaussian实际的输入包含在 脚本中：#!/bin/csh g09 &&END &water.log %Chk=water #RHF/6-31G(d) water energy 0 O H H 1 1 1 1.0 1.02120.0END echo &Job done. &从&&符号之后到字符串前的所有行都看作是g09的输入命令。 最后，可以建立循环，依次运行几个Gaussian任务。例如，下面的脚本运行所有作为命 令行参数指定的Gaussian输入文件，并把活动的日志保存到Status文件中：#!/bin/csh echo &Current Job Status:& & Status echo &Starting file $file at 'date' & && Status g09 & $file & $file:r.log echo &$file Done with status $status& && Status end echo &All Done.& && Status使用作为脚本命令行参数文件的部分输入,下面更复杂的脚本可以即时创建Gaussian输 入文件。使用的文件缺少完整的执行路径部分；它们的执行路径简单地由#号或#行构成，其 中后者含有用于分子体系的特殊关键词，但没有方法，基组或计算类型。 脚本对每一部分输入文件创建一个两步的任务――Hartree-Fock优化之后是MP2单点能 计算――都由脚本中的文字命令和脚本执行时指定的每个文件内容构成。后者通过使用 Gaussian 09的@包含文件机制来包含：#!/bin/csh echo &Current Job Status:& & Status foreach file ($argv) - 28 -echo &Starting file $file at 'date'& && Status g09 && END& $file:r.log %Chk=$file:r # HF/6-31G(d) FOpt @$file/N --Link1― %Chk=$file:r %NoSave # MP2/6-31G(d,p) SP Guess=Read Geom=AllCheck END echo &$file Done with status $status& && Status end # end of foreach echo &All Done.& && Status用NQS执行批处理 Gaussian可以用UNIX系统支持的NQS批处理工具。初始化文件中定义的subg09命令可以 把输入任务提交到批处理队列中。它的语法是： subg09 队列名 任务名 [-scrdir dir1] [-exedir dir2] [-p n] 两个必需的参数是队列名和文件名。输入来自job-name.com，输出为job-name.log，与 交互运行一样。NQS日志文件发送到job-name.batch-log。可选的参数-scrdir和-exedir分 别用于覆盖默认的擦写和可执行目录。其它参数来自NQS选项。特别是-p n可用于设置队列 中优先级为n。它在启动时优先计算（1为最低） ，并不影响运行时间的优先权。 ：}