- •Компьютерная технология квантово-химических расчетов с помощью программного пакета “gaussian” Методическое пособие
- •Введение
- •Строение электронной оболочки атома
- •Волновая функция электрона и стационарное уравнение Шредингера
- •1.2 Решение уравнения Шредингера для атома водорода и водородоподобных атомов
- •1.3 Многоэлектронные атомы
- •Аналитические аппроксимации атомных орбиталей и атомные базисные наборы
- •2.1 Метод молекулярных орбиталей (мо лкао)
- •Атомные псевдопотенциалы
- •II. Теория электронного строения молекул
- •В заключение этого раздела необходимо обратить внимание еще на одно весьма важное обстоятельство.
- •2.2 Теория возмущений Мёллера-Плессе
- •2.3 Теория функционала плотности
- •2.4 Полуэмпирические методы квантовой химии
- •2.5 Модель реакционного поля для учета эффектов сольватации
- •III. Порядок работы с программным пакетом квантово-химических расчетов “ гауссиан”
- •3.1 Структура файла исходных данных
- •0 1 (Спецификация молекулы)
- •Variables:
- •3.2 Структура выходного файла
- •Variables:
- •Initialization pass.
- •Isotopes: n-14,h-1,h-1,h-1
- •Item Value Threshold Converged? Maximum Force .043925 .000450 no
- •Virtual (a1) (e) (e) (e) (e) (a1) (a1) (e) (e) (a1)
- •Ir Inten -- 381.2474 22.7331 22.7331
- •22.61138 (Kcal/Mol)
- •Vibrational temperatures: 1230.35 2673.15 2673.15 5243.52 5468.34
- •Vibrational 22.653 .605 .172
- •3.3 Алгоритм составления z-матрицы
- •3.3.1. Использование внутренних координат атомов.
- •Variables:
- •Variables:
- •3.3.2 Использование декартовых координат атомов.
- •3.3.3 Смешанное использование внутренних и декартовых координат.
- •Variables:
- •3.3.4 Использование псевдоатомов.
- •Variables:
- •IV. Оптимизация молекулярной геометрии
- •Расчет молекулы при фиксированной геометрии
- •Оптимизация геометрии
- •V. Расчет путей химических реакций
- •5.1 Поверхность потенциальной энергии реакций
- •5.2 Поиск переходного состояния.
- •Variables:
- •Variable Old X -de/dx Delta X Delta X Delta X New X
- •Item Value Threshold Converged?
- •Variable Old X -de/dx Delta X Delta X Delta X New X
- •Item Value Threshold Converged?
- •Ir Inten -- 18.4533 18.9748 128.0921
- •1 Imaginary frequencies ignored.
- •Variables:
- •Variables:
- •Iteration 8
- •I X gradient displacement newx
- •Item value threshold converged?
- •Ir Inten -- 18.5781 18.9228 128.1958
- •1 Imaginary frequencies ignored.
- •5.3 Расчет пути химической реакции.
- •Irc calculation in mass-weighted internal coordinates
- •Variables:
- •VI. Учет влияния эффектов сольватации
- •Version: matrix inversion
- •174 Tesserae over a maximum of 1500
- •VII. Дополнительные сведения
- •7.1. Порядок следования разделов в исходном файле
- •7.2. Методы расчета, реализованные в Гауссиане
- •7.3. Встроенные базисные наборы и псевдопотенциалы атомов
- •7.4. Наиболее часто употребляемые директивы
- •7.4.1 Опции директивы Opt
- •7.4.2 Опции директивы Freq
- •7.4.3 Опции директивы scrf
- •7.4.4 Опции директивы scf
- •7.4.5 Опции директивы Pop
- •7.4.6 Опции директивы Guess
- •7.4.7 Опции директивы Geom
- •7.4.8 Опции директивы irc
- •7.5. Задание базисных наборов и псевдопотенциалов во входном файле
- •VIII. Заключение
7.4.4 Опции директивы scf
Direct – указывает программе, что необходимые для процедуры самосогласования интегралы и вторые производные будут либо сохраняться на диске в специальном файле, либо (если время доступа к диску превышает время пересчета) перевычисляться по необходимости. Это используемая по умолчанию процедура.
InCore – указывает, что всю необходимую информацию следует хранить в оперативной памяти, что значительно ускоряет расчеты. Если памяти не хватает, то программа автоматически переключается на Direct.
QC – включить метод квадратичной сходимости вместо стандартного DIIS. Этот метод более надежен, но и значительно медленнее стандартного. Возможно его использование только для методов RHF, UHF, DFT, но не для ROHF или полуэмпирических методов.
VShift=N – осуществить сдвиг энергий виртуальных орбиталей на N миллиХартри.
MaxCycle=N – установить максимальное количество итераций самосогласования в N шагов (по умолчанию N=64).
Conver=N – установить критерий SCF сходимости 10-N (по умолчанию N=8).
Restart – продолжить расчет SCF, используя информацию из chk-файла.
7.4.5 Опции директивы Pop
None – орбитальные коэффициенты не печатать, анализ заселенности не проводить.
Minimal – печатать только энергии МО и проводить анализ зарядового распределения.
Regular – то же, что и minimal, но дополнительно выводить на печать заселенности пяти верхних занятых и нижних свободных орбиталей.
Full – то же, что и Regular, только на печать выводить все орбитали.
NBO – использовать анализ NBO-орбиталей и заселенностей.
NPA – использовать NPA-анализ заселенностей вместо стандартного (по Малликену).
MK, CHelp, CHelpG, Dipole – использовать для анализа зарядового распределения алгоритмы Мерца-Кольмана, CHelp, CHelpG или Dipole.
7.4.6 Опции директивы Guess
Read – читать начальный набор волновых функций из chk-файла
Locаl – провести локализацию орбиталей, используя метод Бойса.
7.4.7 Опции директивы Geom
CheckPoint – прочитать геометрию молекулы из chk-файла
AllCheck – прочитать заряд, мультиплетность и геометрию молекулы из chk- файла
Step=N – читать информацию, начиная с N-й итерации оптимизации
Distance, Angle, Dihedral – печатать матрицу расстояний, валентные и торсионные углы.
7.4.8 Опции директивы irc
Forward – идти по пути реакции в прямом направлении
Reverse – идти по пути реакции в обратном направлении
MaxPoints=N – устанавливает максимальное количество точек на пути реакции
Stepsize=N – устанавливает максимальный шаг на пути реакции в N*0.01 ат.ед.
MaxCyc=N – устанавливает максимальное количество циклов оптимизации геометрии на каждом шаге (по умолчанию N=20)
Internal – следовать по пути реакции, используя переменные Z-матрицы
Cartesian – следовать по пути реакции, используя декартовы координаты.
Restart – продолжить поиск пути реакции, используя информацию из chk-файла.
Примечание: Все опции всех директив, считывающие информацию из chk- файла, требуют использования директивы %chk в %-секции входного файла с указанием ранее созданного файла, из которого будет браться информация.