Gaussian 03中文用户参考手册.pdf

### Gaussian 03 中文用户参考手册核心知识点详解 #### 一、Gaussian 03 概览 **Gaussian 03**是一款强大的量子化学软件包，它由多个相互关联的程序组成，旨在进行一系列从头算和半经验分子轨道（MO）计算。该软件不仅适用于理论化学家，也广泛应用于物理学家、材料科学家和工程师的研究领域。Gaussian 03 提供了全面的计算功能，包括但不限于能量计算、梯度和几何优化、频率分析等。 #### 二、Gaussian 03 的功能与算法 1. **能量计算**：这是Gaussian 03最基本也是最重要的功能之一，能够计算不同化学系统的总能量。 - **从头算方法**：如Hartree-Fock (HF) 和密度泛函理论 (DFT)。 - **半经验方法**：如AM1、PM3等，适用于大分子的快速计算。 2. **梯度和几何优化**：通过计算分子的梯度来寻找能量最低的几何构型。 - **优化过程**：自动调整分子中原子的位置直至达到能量最小值。 - **约束条件**：支持固定某些键长或角度不变的情况下的优化。 3. **频率分析**：通过计算二阶导数矩阵来获得分子振动频率，进而分析分子稳定性。 - **红外光谱预测**：基于频率计算，可以预测分子的红外光谱特征。 4. **分子性质**：计算电荷分布、偶极矩等物理化学性质。 - **电荷分布**：提供不同计算方法如Hirshfeld、Mulliken等。 - **偶极矩**：对于极性分子尤其重要。 5. **溶解模型**：模拟溶剂效应对分子性质的影响。 - **PCM模型**：极化连续介质模型，广泛应用于水和其他常见溶剂中。 6. **手册概要**：提供了详细的指导，帮助用户理解如何使用软件的不同功能。 #### 三、运行Gaussian 03 - **指定scratch文件的操作和位置**：scratch文件用于存储临时计算数据，可设置在不同的位置以优化性能。 - **初始化文件**：初始文件包含了计算所需的必要信息，如分子结构、计算方法等。 - **控制内存使用**：通过调整内存分配策略来提高计算效率。 - **脚本与Gaussian**：支持通过脚本来自动化复杂的计算任务流程。 - **用NQS批处理**：NQS批处理系统允许用户提交作业并在后台排队等待计算资源。 #### 四、Gaussian 03 输入 - **输入概述**：介绍了Gaussian 03输入文件的基本结构和格式要求。 - **任务类型**：包括能量计算、梯度计算、频率分析等多种类型的任务。 - **模型化学**：指定了所采用的计算方法，如HF、DFT等。 - **基组**：选择合适的基组对于准确计算分子性质至关重要。 - **添加极化和弥散函数**：增强基组描述力的作用。 - **纯基函数与笛卡尔基函数**：对比两种不同类型基函数的特点及其适用场景。 #### 五、常用关键字 - **B3LYP**：一种常用的密度泛函理论方法，结合了B3交换-关联泛函和Lee-Yang-Parr关联泛能。 - **CCSD(T)**：耦合群-单重激发-双倍激发加三重激发校正(Coupled Cluster Singles Doubles with perturbative Triple corrections)，用于精确计算分子的电子结构。 - **MP2**：多体微扰理论的第二级近似，适用于计算分子间相互作用能。 - **CASSCF**：完全活动空间自洽场方法，适用于处理具有多重态特性的分子系统。 #### 六、高级功能 - **ONIOM**：分层计算方法，将分子分为不同层次并分别采用不同的理论水平进行计算。 - **IRC**：内在反应坐标(Intrinsic Reaction Coordinate)方法，用于追踪反应路径。 - **TD-DFT**：时间依赖密度泛函理论(Time-Dependent Density Functional Theory)，用于计算分子的激发态性质。 - **G3系列方法**：一系列高精度计算方法，用于精确评估分子的热力学性质等。 Gaussian 03 是一个功能强大且高度灵活的量子化学软件包，其提供的广泛工具和功能为研究人员提供了深入探索分子结构和性质的强大手段。通过合理选择计算方法和参数，用户可以高效地解决复杂化学问题。