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Gaussian量化模擬入門教程(一):基本理論與操作實(shí)踐
來(lái)源:計(jì)算狗 時(shí)間:2020-10-12 16:38:02 瀏覽:14129次


1. Gaussian軟件適用范圍

Gaussian量化模擬入門教程-1

基于Gaussian軟件進(jìn)行的量化模擬主要應(yīng)用對(duì)象為孤立體系,即針對(duì)非周期性結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)進(jìn)行計(jì)算和分析。利用Gaussian計(jì)算結(jié)果,結(jié)合合適的分析方法或分析軟件,可以獲知研究對(duì)象的能量、靜電勢(shì)、分子軌道、電子結(jié)構(gòu)、振動(dòng)形式、激發(fā)態(tài)等諸多信息,或用于尋找反應(yīng)的過(guò)渡態(tài)、反應(yīng)路徑。需要說(shuō)明的是,Gaussian軟件并非不支持周期性結(jié)構(gòu)(如晶體、納米管等)額計(jì)算,只是由于計(jì)算效率較低,人們通常會(huì)選擇其他更為合適的軟件(如VASP、CASTEP)來(lái)進(jìn)行周期性結(jié)構(gòu)模擬。介于上述理由,Gaussian計(jì)算的輸入模型通常是單個(gè)分子,或由多個(gè)原子/分子構(gòu)成的團(tuán)簇結(jié)構(gòu)。本文將以一些簡(jiǎn)單的例子來(lái)介紹基于Gaussian軟件進(jìn)行模擬的操作流程,并對(duì)其中涉及到的輸入、輸出文件內(nèi)容的關(guān)鍵信息進(jìn)行介紹。

2. 軟件安裝

Gaussian量化模擬入門教程-2

利用Gaussian軟件進(jìn)行量化模擬,一般會(huì)需要安裝3個(gè)軟件,即:Gaussian09GaussViewMultiwfn三個(gè)軟件。其中Gaussian09是用于計(jì)算的主程序,現(xiàn)有版本升級(jí)后的Gaussian16可供選用。GaussView的主要作用是進(jìn)行建模并生成相應(yīng)的輸入文件,在計(jì)算任務(wù)完成后也可進(jìn)行一些基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)分析和顯示。Multiwfnhttp://sobereva.com/multiwfn/)則是sob老師開(kāi)發(fā)的,功能極為強(qiáng)大的波函數(shù)分析軟件。該軟件可以極為方便的從計(jì)算輸出文件中提取出我們所關(guān)注的信息,極大簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)分析的難度。

上述三個(gè)軟件的安裝在Windows系統(tǒng)還是Linux系統(tǒng)下均不困難,按照軟件安裝教程的步驟即可順利安裝。請(qǐng)注意在所有安裝路徑中不要出現(xiàn)中文,也建議不要出現(xiàn)空格(可用下劃線“_”代替空格)。

若是打算在本地電腦(Windows系統(tǒng))上進(jìn)行量化模擬,在本機(jī)上安裝上述三個(gè)軟件即可。

若是打算利用服務(wù)器或超算中心(Linux系統(tǒng))進(jìn)行計(jì)算,建議在自己的本地電腦上安裝GaussViewMultiwfn,在服務(wù)器上安裝Gaussian主程序即可。同時(shí),由于需要通過(guò)SSH遠(yuǎn)程連接服務(wù)器,還需要在本地電腦安裝SSH工具,如XshellXftp等。通過(guò)SSH工具連接服務(wù)器或超算中心的流程請(qǐng)咨詢服務(wù)器或超算管理人員。

除上述軟件外,建議在本地電腦安裝一個(gè)專用的文本編輯器用于查閱和編輯輸入和輸出文件,推薦Notepad++

3. Gaussian軟件涉及的文件類型

Gaussian量化模擬入門教程-3

Gaussian主要涉及的文件包括輸入文件、輸出文件、檢查點(diǎn)文件、讀寫文件等,初學(xué)者至少應(yīng)對(duì)前三者有一定了解。

輸入文件:文件后綴名通常為.gjf,包含模擬任務(wù)的計(jì)算資源分配(核數(shù)、內(nèi)存使用情況)、計(jì)算方法和精度、任務(wù)要求及計(jì)算模型等信息。

輸出文件:文件后綴名通常為.out.log,除輸出作為計(jì)算結(jié)果的結(jié)構(gòu)模型、軌道、密度矩陣、電荷布局等信息外,還包括了部分計(jì)算過(guò)程中輸出信息。可載入GaussView中,對(duì)計(jì)算結(jié)果或計(jì)算過(guò)程中的一些結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行分析。

檢查點(diǎn)文件:文件后綴名通常為.chk.fchk,包括軌道系數(shù)、密度矩陣等輸出文件中未涵蓋的重要信息,可載入Multiwfn進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

讀寫文件:文件后綴名通常為.rwf,包含計(jì)算的所有信息。該文件通常非常大,在計(jì)算完成后會(huì)被自動(dòng)刪除。某些需要用到.rwf文件的情況下,可以通過(guò)在輸入文件中給出保存路徑和命名,使之被保存下來(lái)。


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文字是人類用符號(hào)記錄表達(dá)信息以傳之久遠(yuǎn)的方式和工具?,F(xiàn)代文字大多是記錄語(yǔ)言的工具。人類往往先有口頭的語(yǔ)言后產(chǎn)生書面文字,很多小語(yǔ)種,有語(yǔ)言但沒(méi)有文字。文字的不同體現(xiàn)了國(guó)家和民族的書面表達(dá)的方式和思維不同。文字使人類進(jìn)入有歷史記錄的文明社會(huì)。
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