Gaussian软件基本介绍课件.ppt

1、2022-12-91Gaussian 09 基本介绍2022-12-92内容摘要2022-12-93背景计算化学是什么 计算化学的主要目标是依据化学规律(理论化学)利用有效的数学近似以及电脑程序计算分子的性质，并用以解释一些具体的化学问题。理论化学2022-12-94背景计算化学的作用2022-12-95理论化学方法分子动力学（时间演化）第一性原理第一性原理2022-12-96Schrdinger方程)()()(rErrHijijiiiiiiiiiVVzyxmTTVTH)(222222222212022-12-97量子力学三大基本理论Hits from Web of ScienceTM usi

2、ng Density Functional Theory as keywords 密度泛函是密度泛函是使用最广泛使用最广泛的第一性原理方法的第一性原理方法密度泛函理论Density Functional Theorye.g.B3LYP2022-12-99The Nobel Prize in Chemistry 1954The Nobel Prize in Chemistry 1966Roberts S Mulliken(1896-1986)The Nobel Prize in Chemistry 1998The Nobel Prize in Chemistry 19982022-12-910G

3、AUSSIAN 70,GAUSSIAN 76,GAUSSIAN 80,GAUSSIAN 82,GAUSSIAN 86,GAUSSIAN 88,GAUSSIAN 90,GAUSSIAN 92,GAUSSIAN 94,GAUSSIAN 98,GAUSSIAN 03,GAUSSIAN 09Gaussian的由来历史悠久The Nobel Prize in Chemistry 19982022-12-911Nature杂志的评价实验研究者全新的工具2022-12-912 Gaussian Gaussian是一款是一款综合性综合性量子化学软件量子化学软件包，它是目前应用最包，它是目前应用最广泛的计算化学

4、软件。广泛的计算化学软件。Gaussian的由来综合性化学家化学工程学家生物化学家物理学家材料学家其它领域的科学家2022-12-913Gaussian的由来速度快2022-12-914内容摘要2022-12-915GAUSSIAN 软件的特点2022-12-91611nm1m随着计算机技术和理论化学方法的不断发展，Gaussian能够应用到尺度更大的体系中扩展计算化学的极限GAUSSIAN 的特点2022-12-917内容摘要2022-12-918GAUSSIAN 的功能2022-12-919Gaussian 的功能对化学反应的全面研究2022-12-920研究反应机理金催化剂催化1,5双烯

5、重排机理Felix,R.J.et.al.Nature.Chemistry.2012,4,405 Gaussian 09 能够模拟诸如气相、液相、固相以及多相等复杂化学环境下的化学反应，精确计算反应活化能及其它反应性质，能够帮助研究者理解反应机理，从而为理性调控化学反应提供分子层面的理论依据。Lundberg,et al.,JCTC,5,222(2009)研究反应机理QM/MM方法计算过渡金属酶催化反应机理异青霉素N合成酶2022-12-922GAUSSIAN 的功能2022-12-923研究弱相互作用Diels-Alder 反应中色散作用导致的协同效应Dieckmann,A.et.al.JCT

6、C.2012,8,5064 弱相互作用在生物化学、药物化学、材料等领域等起着非常重要的作用。Gaussian 09 能够研究分子间的弱相互作用，提供了各种模型化学方法来精确计算弱相互作用能。Gaussian 09的计算结果还能为分子立场参数拟合提供标准值。2022-12-924Gaussian的功能2022-12-925研究激发态反应基于卟啉结构的敏化太阳能电池设计Santhanamoorthi,N.et.al.JPC Lett.2013,4,524 电子的激发态性质是研究者普遍关心的一个研究领域，所涉及的到领域有光化学、光谱学、生物化学、材料学等。Gaussian 09 提供多种激发态计算方

7、法，可以很好的预测分子或材料的吸收和发射光谱。2022-12-926Gaussian的功能2022-12-927McMahon,R.J.et.al.Inorg.Chem.2012,51,9846研究各种光谱IR预测与指认谱峰“Computed anharmonic vibrational frequencies and infrared intensities of carbonyl diazide(1)display excellent agreement withexperiment,and reveal the presence of strong Fermi resonances.”2

8、022-12-928研究各种光谱NMR 辅助确定化合物结构Bagno,A.et.al.JACS.2011,133,6072“In this work we show how DFT calculations based on density functionals and basis sets designed for the prediction of NMR spectra(M06/pcS-2 level of theory)can be used to reproduce the observed parameters,thereby offering to the synthetic

9、chemist a useful tool to discard or accept putative structures of unknown organic molecules.”2022-12-929研究各种光谱ORD、ECD、VCD 辅助确定化合物结构Berova,N.et.al.J.Nat.Prod.2013,online“Computational prediction of ORD,ECD,and VCD allowed us to assign(3S,4aR,8S,8aR)AC to naturally occurring()-1,while(4aR,8S,8aR)AC wa

10、s assigned to()-2 employing only ECD and VCD,because in this case ORD analysis turned out to be unsuitable for AC assignment.”“This study shows that in the case of flexible and complex natural products only a concerted application of more than a single chiroptical technique permits unambiguous assig

11、nment of absolute configuration.”除草剂2022-12-930Gaussian的功能预测分子性质Ivanov,S.A.et.al.JPCC.2012,116,3242 分子轨道性质 自旋密度分析Thomas,C.M.et.al.Organometallics.2013,online Gaussian 09 能够计算诸多分子性质，如静电势、电子密度、磁屏蔽张量、诱导电流密度、多极矩（偶极、四极、八极）、布局分析、自然键轨道分析、分子轨道、极化率、旋轨耦合、旋光性、生成焓、化学键能等等。通过理论得到的结果有助于我们理解分子的特性以及在化学反应中的变化情况。2022-

12、12-931Gaussian的功能2022-12-932内容摘要2022-12-933Gaussian支持的模型化学方法2022-12-934Gaussian支持的模型化学方法2022-12-935Gaussian支持的模型化学方法2022-12-936Gaussian支持的模型化学方法2022-12-937Gaussian支持的模型化学方法2022-12-938Gaussian支持的模型化学方法2022-12-939Gaussian支持的模型化学方法2022-12-940Gaussian支持的模型化学方法2022-12-941Gaussian支持的模型化学方法2022-12-942Gauss

13、ian支持的模型化学方法2022-12-943Gaussian支持的模型化学方法2022-12-944内容摘要2022-12-945Gaussian 09 程序结构模块名称 功能Link 0初始化程序并控制模块；Link 1处理Route部分、根据关键词创建需要执行Links列表、初始化临时文件；Link 1xx读入题目和分子信息、各种优化算法、动力学计算相关Link、BSSE能量整合相关Links；Link 202坐标、结构变量和对称性检查、坐标标准化；Link 3xx产生基组计算信息、计算积分相关信息等的Links；Link 4xx分子轨道的初始猜测Link 5xx自洽场(SCF)相关Li

14、nksGaussian程序在设计上实现了模块化，即不同功能的程序设计在不同的模块中；2022-12-946Gaussian 09 程序结构模块名称 功能Link 6xx布居分析和各种基本信息计算相关LinksLink 7xx单/双电子积分的一阶偏微分、Hessian更新和处理用于优化和频率计算的相关信息的LinksLink 8xx积分变换、微分变换相关LinksLink 9xx计算电子相关能有关的LinksLink 10 xx求解CPHF方程、CP-MCSCF方程及计算相关性质的LinksLink 11xx各种微分计算Link 9999结束计算并总结计算结果Gaussian程序运行中会显示lx

15、xxx.exe在运行其中“l”不是数字“一”，而是字母“L”的小写，代表Linkxxxx是一个三位或者四位的数字，表示程序所属的模块及其功能2022-12-947Gaussian 09 文件类型文件扩展名作用输入文件.gjf,.com告诉程序计算中使用的系统资源、运行计算的类型和使用的方法、分子说明等信息输出文件.out .log各种需要的计算结果，如优化的结构、布居分析结果、分子轨道能量、模拟的各种光谱信息等；检查点文件.chk .fchk中间结构、分子轨道系数、力常数、耦合簇方法的振幅项等信息读写文件.rwf所有的信息包括其他文件不存储的电子积分和微分信息等设置文件Default.Rout

16、e自定义Gaussian计算的默认设置其它文件.inp .de2等临时存储的一些信息Cube文件.cub .cube使用GaussView显示分子轨道、静电势等的表面图形的数据文件2022-12-948推荐书籍Chapter 1Computational Models&Model Chemistries计算化学与模型化学Chapter 2Single Point Energy Calculations单点能计算Chapter 3Geometry Optimizations几何构型优化Chapter 4Frequency Calculations频率计算Chapter 5Basis Set Ef

17、fects基组效应Chapter 6Selecting an Appropriate Theoretical Method选择合适的理论方法Chapter 7High Accuracy Energy Models高精度能量模型Chapter 8Studying Chemical Reactions and Reactivity研究化学反应及活性Chapter 9Model Excited States模拟激发态Chapter 10Modeling Systems in Solutions模拟溶液体系AppendixThe Theoretical Background&Overview of Gaussian input理论背景及Gaussian输入文件概述Gaussian 09 Users ReferenceGaussian 09 IOPs ReferenceGaussView 5 Reference2022-12-949推荐书籍