量子化学计算方法章永凡福州大学化学系2003年3月课程主要内容一、简介;二、Gaussian98程序的使用及其结果处理;三、其它相关软件的使用;主要参考资料:G98用户手册或G98的帮助文件相应网址:化学软件目的在于将量子化学复杂计算过程程序化,从而便于人们的使用、提高计算效率并具有较强的普适性。绝多数量子化学程序是采用Fortran语言编写的(Fortran77或Fortran90),通常有几千至上万行语句。软件分类计算原理基于从头算方法(abinitio)Gaussian、ADF、Dalton、Gamess、Crystal等基于半经验或分子力学方法MOPAC、EHMO、NNEW3等研究对象有限尺度体系(分子、簇合物等)Gaussian、ADF、Dalton、Gamess、MOPAC、EHMO等无限周期重复体系(晶体、固体表面等)Crystal、ADF、NNEW3等本研究室目前常用的量化软件:Gaussian98:由Pople等人编写,经过几十年的发展和完善,现该软件已成为国际上公认的、计算结果具有较高可靠性的量子化学软件,它包含从头算、半经验以及分子力学等多种方法,可适用于不同尺度的有限体系,除了部分稀土和放射性元素外,它可处理周期表中其它元素形成的各种化合物;ADF2000:该软件主要集中于采用各种密度泛函方法来研究化合物的电子结构,它尤其适合于研究含有过渡金属的化合物,例如金属团簇分子等;Crystal98:该软件由意大利都灵大学理论化学研究所开发,采用从头算方法来研究固体及表面的电子结构;Nnew3:由Hoffmann小组编写的基于EHT方法的量化软件,主要用于处理固体及表面电子结构。要解决的问题当前的研究状况,包括计算水平、已解决和尚未解决的问题计算过程化合物构型的确定,具体途径包括:实验测定数据、利用软件进行构造等根据现有的计算条件、模型的大小以及所要解决的问题,选择可行的计算方法对计算结果进行加工和提取有用的信息,一般包括能量、轨道组成、电荷、布居和成键分析等计算模型和方法的选取是保证计算结果可靠性的关键,最理想的情况是:;。但是,由于受到计算软硬件的限制,在多数情况下,很难同时做到上述两点要求,实际操作中,当计算模型较大时,只能选择精确度较低的计算方法,只有对较小的模型才能选取高级的计算方法。因此,当确定了一种计算模型和方法后,需对其进行验证,以保证计算结果的可靠性。假使当前的研究对象是化合物A,可通过下列途径进行验证:;,可对与A类似的化合物B进行研究,此时以B的实验结果作为参照;,可以采用较大模型和较为高级的计算方法得到的计算结果作为参照,该方法主要用于系列化合物的研究:如对A1,A2,A3,先用大模型和基组对A1进行研究,然后以该结果为参照,确定计算量适中的模型和方法并应用于A2,A3。Gaussian98程序的使用G98的安装和运行;G98的功能和程序结构;输入文件的编写与主要功能的使用;补充说明;:(1).确定运行平台:Windows或Linux?(2).对Windows平台:,其余步骤按提示操作即可;也可将其它机器上将已安装好的G98直接拷贝到本机,但需设置运行环境。对Linux平台:(文件结尾为gz),用gunzip命令解压:例如:(文件结尾为tar),用tar命令将其释放:例如:,以cshell为例,:(也可在执行g98前逐条运行)setenvg98root/home/test/src(设置g98所在目录,根据实际情况修改)source$g98root/g98/bsd/(激活g98运行时所需环境变量)setenvGAUSS_EXEDIR$g98root/g98(设置g98可执行文件所处目录)注:对Linux平台,运行g98时,需注意权限问题,可用chmod命令更改权限,将所安装的g98对所有用户开放。:(1).对Windows平台:,先检查环境设置情况:
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