Gaussian快速启动教程(1):优化结构和计算单点能

   日期:2024-12-26    作者:xiaohao1006 移动:http://3jjewl.riyuangf.com/mobile/quote/30600.html

前言

  Gaussian软件有Windows版和Linux版,两版在使用上差别不大,其中虚拟机Linux版安装教程如前文所示(https://www.bilibili.com/read/cv17234114)。从本帖开始,记录和分享Gaussian软件的使用。所谓“快速启动教程”,即以计算目的为导向,快速上手软件。至于各种参数的意义和高级设置,则可以边用、边查、边学。

1. 基础概念

  (1) 何谓“单点能”?

  分子的一种构型构象,就是这个分子的一个“点”,该构型构象对应的能量就是它的“单点能”。分子的单点能随构型构象发生变化,据此可以绘制“势能面”。换句话说,“单点能”的“点”就是“势能面”上的一个点。

  (2) 结构优化是做什么的?

  结构优化,就是给定初始结构后,通过迭代计算,使分子优化至一个低单点能的“点”(即构型构象)。计算的初始参数要根据目标分子和计算机情况设置。迭代的收敛判据是对比上一次迭代和下一次迭代的计算结果,若能量(或分子内受力)小于某个值,则认为收敛。收敛结果有可能是整个势能面上的最低点,也有可能只是一个相对的最低点,因此初始结构的给定十分重要。

2. 绘制初始结构

  初始结构可以通过GaussView面板手动绘制,也可以从外部导入。前者适合画简单分子,后者适合画复杂结构。

  (1) 通过GaussView面板绘制

  如图1,先通过主面板红框内的按钮选择要绘制的片段,然后在蓝色面板上绘制。若要改变已绘制结构的键长和键角等,可通过主面板蓝框内的按钮修改。每个按钮的具体功能不再赘述,挨个尝试几次即可熟悉。

图1. GaussView绘制面板

  (2) 通过外部导入(.mol格式文件)

  GaussView自带面板有时不太直观,绘制复杂分子时容易出错。而且若对绘制面板不熟悉,绘制出来的初始结构有可能扭曲太大,不利于后续优化。因此通过第三方软件或网站绘制,再导入Gaussian是个不错的选择。个人推荐如下:

    图2. MolView网站

    3. 启动软件

      启动GaussView后打开初始分子结构的文件,另存为.gjf格式,注意路径不能有中文(不另存也没关系,后续开始计算也会提示保存)。

      (1) 提交计算任务

      在分子结构面板上右击 – Calculate – Gaussian Calculate Setup – 新窗口设置参数(如下文) – Submit(提交计算任务) – Save(保存初始文件) – 选择合适的目录和命名 – Save – 新窗口点击Yes。

      图3. 输入文件(.gjf格式文件)示例

        (2) 查看计算进程(可选操作)

        Windows版开始计算后会自动弹出Gaussian面板,显示计算进程,且不能关闭。而Linux版看不到这个面板,若要查看计算进程,可通过如下方法:

          (3) 查看计算结果


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