G03W入門輔導-1(試用版).ppt

1、G03W 的安裝、初始化和作業(yè)啟動,Gaussian 03 for Windows Tutorial-1,2010試用版,G03 的主要計算功能,可用來預測氣相和液相條件下，分子和化學反應的性質 ：,分子的能量和結構 過渡態(tài)的能量和結構 振動頻率 紅外和拉曼光譜 熱化學性質 成鍵和化學反應能量 化學反應路徑 分子軌道 原子電荷 電多極矩 NMR屏蔽和磁化系數(shù),自旋-自旋耦合常數(shù) 振動圓二色性強度 電子圓二色性強度 g張量和超精細光譜的其它張量 旋光性 振動-轉動耦合 非諧性的振動分析和振動-轉動耦合 電子親和能和電離勢 極化和超極化率（靜態(tài)的和含頻的） 各向異性超精細耦合常數(shù) 靜電勢和電子密度

2、,各項計算可針對體系的基態(tài)或激發(fā)態(tài)進行,G03 的程序結構,包含74個程序鏈接模塊 (Link)，分別構成12個程序覆蓋段 (Overlay),link0: 初始化程序，控制overlay link1: 讀入并處理Route Section，建立要執(zhí)行的link列表 link9999: 終止計算,其中 ：,G03W的功能和程序結構,G03W 各模塊功能一覽,G03W 各模塊功能一覽,G03W 各模塊功能一覽,G03W 各模塊功能一覽,G03W 各模塊功能一覽,G03W 各模塊功能一覽,G03的基本模塊和功能,讀入并處理Route Section 讀入分子特性參數(shù) 確定分子對稱性（點群和阿貝爾子

3、群） 設定和配置基集，計算單電子積分 產生MO的初始猜測 疊代解 SCF 方程 指認MO對稱性, 打印MO波函數(shù)并進行 Mulliken 布居分析 結束作業(yè),圖中所示為G03作業(yè)必須執(zhí)行的基本模塊,G03W軟件的安裝和運行環(huán)境設定,G03W 的安裝,硬件環(huán)境：,基本配置：內存2GB、安裝后硬盤分區(qū)的自由空間10GB 建議配置：內存3.5GB (for WinXP)、或=4GB (for Windows 7)、硬盤自由空間20GB（可最有效地利用計算機資源，最大限度發(fā)揮效率和計算容量）,安裝位置,建議將G03W安裝于D或E盤。理由：保護程序文件及積累的輸入、輸出和有用的中間文件。萬一須格式化C:

4、 盤時不致丟失 按此處置，在Windows系統(tǒng)重裝后G03W也不必重裝,軟件安裝：,啟動Setup.exe，按屏幕提示輸入軟件的“Serial Number”并設定安裝路徑，自動完成安裝。,G03W 根目錄下的文件和子目錄,根目錄下共計118個文件和9個子目錄,定制缺省的許用內存和硬盤空間,在子目錄Scratch下創(chuàng)建Default.Rou文件對缺省值進行設定,可用Notepad或其它文本編輯器打開并修改,“W”是Gaussian程序使用的內存單位 “雙精度字”，相當于 8 字節(jié) (byte) 1MW=8MB; 1GW=8GB,G03W在根目錄下提供了 3 個文件 Default.r1 Def

5、ault.r2 Default.r3 供用戶做創(chuàng)建Default.Rou文件的樣板,定義內存和硬盤空間的可用單位是 MB、MW、GB和GW,編制Default.Rou文件的實例,打開Default.r3文件并進行修改,定制取值根據(jù)計算機的內存和硬盤分區(qū)自由空間大小而定。一般宜為Windows系統(tǒng)和其它應用軟件留出不少于1GB的內存空間,將修改畢的文件改名為 Default.rou保存到 G03Scratch 子目錄下,-M- 1GB -#- MaxDisk=10GB,所采用的定制是內存=1GB，硬盤10GB（適用于總內存為2GB的計算機）,G03W程序界面和工具欄,G03W用戶界面,點擊圖標

6、在屏幕上出現(xiàn)用戶界面,下拉窗口欄,圖形工具欄,當前計算信息顯示區(qū),當前作業(yè)進程指示欄,用戶界面的條形工具欄,File 下拉菜單的命令,點擊“File”打開下拉菜單,在線創(chuàng)建新作業(yè),打開一個輸入文件,修改舊的輸入文件,程序的初始化設置,在Process拉菜單的命令,點擊“Process”打開下拉菜單,暫停當前作業(yè),當前Link后暫停,恢復運行當前作業(yè),終止當前作業(yè),啟動批處理作業(yè),本作業(yè)結束后 終止批處理,立即終止批處理,Utilities下拉菜單的命令,不同格式分子結構文件的轉換,讀取*.fch文件中的數(shù)據(jù) 并生成3D網格,用*.chk文件中的MO波函數(shù)生成 電子密度和靜電勢空間網格,從*.c

7、hk文件中打印 頻率和熱化學數(shù)據(jù),編輯批處理作業(yè)文件,將*.chk文件轉換為可供 Chem3D讀入的*.fch文件,將*.fch還原為*.chk文件,顯示指定*.chk文件中的 作業(yè)執(zhí)行路徑行和標題行,將*.chk文件轉換為*.txt格式,顯示指定*.chk文件中的 作業(yè)執(zhí)行路徑行和標題行,打開指定的 3D 分子結構瀏覽器,程序的初始化設置,點擊“File”菜單“Preferences”選項，彈出“Gaussian Preferences”對話框,自定義外部文字編輯器，用于打開*.out文件 （建議使用EditPlus 3）,DOS定制文件的文件夾,存放作業(yè)中間文件和 檢查點文件的文件夾,輸出

8、文件路徑,輸入文件路徑,外部的分子結構3D瀏覽器,按照用戶PC機的實際情況填寫各欄目,主窗口顯示格式的初始化設置,點擊“Display”按鈕，彈出“Display Preferences”對話框。一般只須設置輸出字體，其余項目可用缺省設置,點擊 “Output Font”按鈕， “字體”建議選取“Courier New”,Courier New是等寬字體，可使輸出數(shù)據(jù)的顯示整齊美觀,主窗口用不同字體輸出的顯示比較,G03W缺省字體,9# Courier New 字體,G03W的輸入,G03W作業(yè)的命令和目標分子的荷電、自旋特性及原子坐標等初始數(shù)據(jù)可擇以下三種方式之一輸入,在G03W主窗口彈出的

9、 “Job Entry” 圖形界面上直接輸入 用外部ASCII編輯器編制 *.gjf 輸入文件后讀入 借助3D分子結構圖像軟件構建*.gjf 輸入文件后讀入,G03輸入文件的格式,Gaussian輸入文件名的后綴為*.gjf。它由4個部分構成,%Chk=H2O %Nproc=2 %Mem=500MB # HF/6-31G* Opt Water(C2v), optimization 0 1 O H 1 R H 1 R 2 A Variables: R= 0.89 A= 105.,輸入文件*.gjf的實例,水分子用6-31G*基集進行幾何優(yōu)化計算的實例,% Section,Route Sectio

10、n,Title,Molecular Specification,本例中原子是采用內坐標格式（ R為鍵長、A為鍵角。詳見后面說明）,在Job Entry圖形界面上直接輸入,點擊“File”菜單上的“New”選項，彈出“Job Entry”圖形界面,Link 0 命令行,作業(yè)執(zhí)行指令行,標題行,電荷與自 旋多重度,分子說明 部分,設定多步作業(yè) 的開始步,多步作業(yè)中 的步序選擇,返回主菜單并運行,返回主菜單但不運行,保存為 gjf 文件,Route Section中指令錯誤的 檢查,放棄作業(yè),在Job Entry圖形界面上直接輸入,在界面的各空白欄內按要求填入作業(yè)的正確輸入信息,Link 0 命令行

11、,作業(yè)執(zhí)行指令行,標題行,電荷與自 旋多重度,分子說明 部分,Route Section欄的作業(yè)指令的“語法”檢查,點擊“”按鈕，檢查結果在彈出的DOS黑窗口界面內顯示出,返回主菜單并運行,返回主菜單但不運行,保存為 gjf 文件,Route Section中指令錯誤的 檢查,放棄作業(yè),如語檢未通過，則退回“Job Entry”界面按出錯信息進行修改后重新語檢,語檢通過后，可關閉黑窗口，然后點擊“Run”按鈕啟動作業(yè),或根據(jù)需要，點擊其它三個按鈕之一做不同選擇,在外部ASCII文本編輯器上編輯輸入文件,可用Windows“記事本”或“寫字板”編輯，但強烈推薦用EditPlus 3.12,Edi

12、tPlus有什么優(yōu)點？ 瀏覽、編輯文本文件的大小無限制 可進行文本的“列拷貝和刪除”以及“長方塊的拷貝和刪除”,NotePad,WritePad,EditPlus,在Chem3D界面上創(chuàng)建 *.gjf 文件,在“Calculations”下拉菜單上點擊“Gaussian Interface” 選項：,在GaussView界面上創(chuàng)建 *.gjf 文件,在“Calculations”下拉菜單上點擊“Gaussian Interface” 選項：,填寫完畢后點“ Edit ”按鈕保存 *.gjf 文件并打開并打開文本編輯器修改,分子說明段中的坐標選擇,分子內坐標的定義,分子中各個原子核的相對位置可采

13、用笛卡爾坐標、分子內坐標 (即Z-matrix) ，或二者的混合來表示,笛卡爾坐標下每個原子的輸入行為 4 列:,內坐標下每個原子的相對坐標需借助 13 個“參考原子” 來定義。每個輸入行為 7 列：,內坐標實例 H2O2分子,H2O2具有右旋(a)和左旋(b)兩種互為鏡像的異構體:,在“標準構型參數(shù)”近似下，兩種分子的原子內坐標分別為:,序列號4 的原子均需定義兩面角，其取值范圍為180，正負號由“右手定則”確定。即：右旋為兩面角的正方向（詳見下一頁面）,“右手定則”淺釋,取包含 3 個參考原子的平面為基準面、參考原子 2 指向原子 1 的位矢方向為基轉軸的正方向,基轉軸正方向,若被定義的原

14、子A與參考原子 1、2 構成的平面位于基準面的逆時針方位，則其二面角參量為正號，否則為負號,根據(jù)這一規(guī)則，原子H(4)的二面角參量在構型a中為+120；在構型b中則為-120,在內坐標陣列中引入變量符號,分子的幾何全優(yōu)化需對全部3N-6個內坐標進行優(yōu)化計算。當分子具有二階或二階以上的點群對稱性時，可將對稱等價的鍵長、鍵角或兩面角用同一變量（英文字母）表示，隨后統(tǒng)一賦予初值 例如H2O2分子 (C2v對稱性) 有相等的鍵長、鍵角各一對。Z-matrix可改為,原子內坐標輸入結束加一空行后為變量賦初值段。標注“Variables:”僅僅是為閱讀文件的方便 故 “Variables:”的標注可省略。

15、如欲加之則須保證拼寫和標點正確無誤,或,引入內坐標變量實例 1 CH4分子,對于屬 Td 或 Oh 群的高對稱性分子，坐標變量用于笛卡兒坐標通常也是方便有利的。例如CH4分子 (Td) 如取右圖所示坐標方位，則容易建立原子的直角坐標,引入變量后的內坐標Z-矩陣同樣十分簡潔，且分子結構的表達非常直觀,%Chk=CH4_631ss-Opt # RHF/6-31G(d,p) Opt Methane (Td), Optimization 0 1 C 0. 0. 0. H a a a H -a -a a H a -a -a H -a a -a a= 0.6293,%Chk=CH4_631ss-Opt #

16、 RHF/6-31G(d,p) Opt Methane (Td), Optimization 0 1 C H 1 R2 H 1 R2 2 A3 H 1 R2 2 A3 3 D4 H 1 R2 4 A3 3 D4 Variables: R2 1.09 Constants: A3 109.47122063 D4 -120.,待優(yōu)化處理的幾何參量數(shù)由原來的9個約減到1個，不但提高了角計算效率，且保證了對分子對稱性的嚴格控制,苯分子屬 D6h 對稱性，所有的鍵角均為120，兩面角均為0或180。幾何參數(shù)中的獨立變量約減到兩個： RCC，即圖中的 R2 RCH，即圖中的 R7,引入內坐標變量實例 2 苯分子,%Chk=Benzene_Freq-631s # RHF/6-31G* Opt=VTight Freq=Raman Benzene, IR & Raman at RHF/6-31G* level 0 1 C C 1 R2 C 2 R2 1 A3 C 3 R2 2 A3 1 D4 C 4 R2 3 A3 2 D4 C 5 R2 4 A3 3 D4 H 1 R7 6 A3 5 D7 H 2 R7 1 A3