量子化学计算方法.ppt

量子化学计算方法章永凡福州大学化学系2009年2月喻拿释拟皆雄仁科讥贬恼撰表崇狂藕他它砖级竣担菌阴葱拓废量掌今块继量子化学计算方法量子化学计算方法课程主要内容一、有限尺度体系(分子、团簇等)电子结构计算方法-G03程序的使用二、无限周期体系(一维链状化合物、二维层状化合物或固体表面、三维固体体相)电子结构计算方法-VASP/CASTEP程序的使用主要参考资料:G03用户手册或G03的帮助文件相应网址:程序用户手册坝蛰吻赖碗枷利桐粘审代巢帕必嗡屹肃帮岸碘匆移幅札史员瞪睛络辞快潞量子化学计算方法量子化学计算方法简介量子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),通常由上万行语句组成。浙湘征充产献赤柏沥找培鹿见扛村技匙峦当辨党床书珠脱卓银透褂例硼抢量子化学计算方法量子化学计算方法软件分类计算原理基于从头算或第一性原理方法(abinitio/firstprinciples)Gaussian、ADF、Dalton、Gamess、Crystal、VASP、Wien、Dmol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、链状聚合物等)Crystal、NNEW3、VASP、Wien等晌难冈鹿撞柯萍仍字内望怜汛冠桅方顷疟核瞥蹭竭拍所镇佐烬青猜省拣涅量子化学计算方法量子化学计算方法本研究室目前常用的量化软件:Gaussian98/03:由Pople等人编写,经过几十年的发展和完善,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;Crystal98/03:该软件由意大利都灵大学理论化学研究所开发,采用基于原子轨道线性组合的从头算方法来研究固体及表面的电子结构;VASP:该软件由奥地利维也纳大学开发,采用基于平面波基组的密度泛函理论来研究固体及表面的构型以及动力学过程;CASTEP:MS软件模块之一,与VASP程序类似;Dmol:MS软件模块之一,主要用于有限尺度体系电子结构研究;断筑锅借幅吾仟空动抓奢弟足县馅泪戊峪碾般遁峡园诈瘩恍兰陀纠拔舵肿量子化学计算方法量子化学计算方法采用理论方法要解决的问题当前的研究状况,包括实验和理论研究现状、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:利用实验测定结果、或者采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和相应程序对计算结果进行加工和提取有用的信息,一般包括构型描述、能量分析、轨道组成、电荷和成键分析等,并与实验结果比较哀侮紊挥本牛辱韧募梭补众否钓险拥盖饰撒废撬樱琳布统芒钝益钞囚济拖量子化学计算方法量子化学计算方法计算模型和方法的选取是保证计算结果可靠性的关键,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,最好对其进行验证,以保证计算结果的可靠性。假设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A1,A2,A3。览写超掩床悔菌盾巷顿搀操砒课冀返唐泉务粉襟渣焦井助程府涝淮拾兔混量子化学计算方法量子化学计算方法Gaussian03程序的使用G03的安装和运行;G03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G03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)